近年来，血液和食品的安全等问题一直是备受社会关注的热门话题，由此掀起了新一轮生物传感器研究的浪潮。随着集成电路的发展和其性能的不断提高，基于MOSFET结构的BioFET生物传感器具有反应速度快、体积小、高输入阻抗和低输出阻抗等优势，正在成为未来高性价比且便携的传感器。　　 将传统MOSFET结构中的栅电极由生物溶液和一个参考电极取代，就构成了可以检测化学溶液及相关生物量的BioFET。本文从溶液中的电荷传输机理、电解液-绝缘层交界面的基本化学反应、BioFET等效电路等方面讨论了其工作原理。　　 在MOSFET理论的基础上，结合电解液和氧化层交界面处电化学原理和化学反应的理论，开发出了一套计算BioFET电势分布及漏电流的数值模拟器，得到了器件内部的物理图像，并利用该数值模拟器讨论了衬底掺杂浓度、参考电极电压、溶液浓度及pH值等参数对BioFET输出特性的影响。　　 本文最重要的工作是在完整的表面势方程和电荷表达式的基础上开发出BioFET的解析模型。开发出经数值计算及物理推导验证后的合理电荷近似，在此基础上求解由电解液调制后FET结构的基本方程，得到溶液表面势和半导体表面势的完整解析表达式。通过和数值结果的对比，证明了该解析模型的可靠性。　　 作为生物技术和微电子的交叉点，在未来BioFET代表着场效应器件和生物技术的结合其理论及应用的研究一定受到更多关注。本文开发的数值模型和解析模型对于更好的理解BioFET的工作原理有重要的意义，并且对于制造基于CMOS的生物传感器有重要的指导意义。