本发明提供了一种利用矩形波信号测量半导体器件结温的方法，涉及半导体器件结温测试技术领域。利用矩形波信号测量半导体器件结温的装置设有电流源/电压源，用于输出不同占空比矩形波电流或电压、高分辨率示波器/数字万用表、电压探头、控温台。电源以连续矩形波信号驱动待测器件，待测器件固定在控温台上，电压探头接待测器件，探头的信号输出端接高分辨示波器/数字万用表。利用矩形波信号驱动半导体器件，不需要额外的电路将待测器件从加热状态切换至测试状态，避免开关切换带来的额外信号延迟。得到待测器件电压上升沿处电压峰值与加热后电压稳定值之间的电压差，经由电压‑温度敏感系数确定热沉与结之间的温差，从而确定器件结温。