几十年来，CMOS IC一直遵循摩尔定律不断发展，集成度不断提高，从目前的发展预测，在21世纪的前十年，CMOS器件的特征尺寸将从几百纳米缩小到几十纳米。研究进入纳米尺度的CMOS器件面临的技术挑战和物理问题已经成为当前迫切而重要的问题。而在IC EDA软件中，精确的MOSFET的器件模型是实现IC EDA设计和IC产品功能与性能联系起来的基础和关键纽带。本文通过引入泊松—薛定谔方程自洽方法，数值求解了泊松方程和薛定谔方程的自洽解，得出量子修正后一维阈值表面势模型，并在此基础上，求解准二维泊松方程，建立了小尺寸MOSFET的量子修正阈值电压模型。本文用数值方法验证了所得到模型的准确性。具体方法是对一组采用0.5μm工艺、栅氧化层厚度为7nm、不同沟道宽长比的nMOSFET器件进行了BSIM3系列模型直流参数的提取，把提取得到的模型参数输入BSIM3模型中，并利用此新模型，用电路模拟仿真工具HSPICE对数字电路进行模拟与仿真，得到了很好的仿真结果。证明了我们提出的阈值电压模型与实际情况相符，是合理的。本文提出的器件模型建模与参数提取方法学具有较强的实用价值，可作为通用的器件模型参数提取流程用在相关科学研究和工程实践中。