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空间轨道中运行着众多的航天器，其中搭载的半导体器件是航天器正常运行的重要保障。然而空间中存在多种高能粒子，能够触发半导体器件中的单粒子效应。因此宇航用半导体器件的抗辐射能力成为人们关注的重点，越来越多的研究人员开始分析和探讨这些器件中辐射效应的机理与加固方法。单粒子翻转效应是空间使用半导体器件最早发现的单粒子辐射效应，也是目前影响航天器运行的最重要的辐射效应之一。由于空间中的高能粒子能够从任意角度对器件进行撞击，因此，高能粒子入射角度对器件单粒子翻转效应的影响也引起了研究人员的重点关注。对于半导体器件抗单粒子翻转能力的研究中，计算机数值模拟是一种重要的研究手段。本文使用Geant4工具对半导体器件的单粒子翻转效应进行蒙特卡洛模拟研究，具体工作如下: (1)调研空间辐射环境和半导体器件的辐射效应，重点关注半导体器件的单粒子效应，以及空间粒子从不同角度入射器件对器件单粒子效应的影响。对C++语言开发的蒙特卡洛工具包Geant4进行了研究，掌握了Geant4的运行机理、粒子和物理模型以及编程方法。讨论了Geant4运用于半导体器件单粒子效应仿真的优势和特点。 (2)调研Geant4能够调用的器件模型编写语言GDML(Geometry Description MarkupLanguage)，探讨了GDML编写的器件模型和使用Geant4内嵌类编写的器件模型的可替换性。根据器件的版图文件，使用GDML构建了三维的器件模型，并基于Geant4对三维模型进行了仿真。讨论了三维结构在进行器件单粒子效应仿真中的优势和存在的一些问题。 (3)对不同种类粒子在能量相近、LET值相同时，从不同角度入射器件，如何影响器件的单粒子翻转效应进行了仿真。仿真结果表明，反余弦定理更适合用来解释和预测原子序数较大的粒子从不同角度入射器件时，入射角度对器件的单粒子翻转效应的影响。然后又仿真不同能量、相同LET值的同种粒子进行了从不同角度入射器件的仿真，发现在这个仿真条件下，反余弦定理更适合用于解释和预测能量较高的粒子从不同角度入射器件时，入射角度对器件的单粒子翻转效应的影响。 (4)最后，改变了器件模型中敏感区域的形状，使用多种粒子分别进行仿真。仿真结果表明，反余弦定理对敏感区域为扁平长方体形状的半导体器件更为适用。这也说明，反余弦定理在解释入射角度对器件单粒子翻转效应的影响时有一定的局限性。