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为得到适用于VLSI电路仿真的模型，本文从器件的物理机制出发，采用解析的方法，重点研究并建立了应变硅表面沟道N／P MOSFET和量子SiGe沟道PMOSFET三种典型的SiGe MOSFET器件模型。基于器件的物理机制，本论文在假定沿沟道方向的电势分布与距离成平方关系的前提下，将二维泊松方程简化为一维泊松方程。然后采用电压-杂质变换的方法，将应变硅表面沟道N／P MOSFFET和量子SiGe沟道PMOSFET的阈值电压模型拟合到传统的长沟道阈值电压模型中，充分利用了长沟道阈值电压模型的简洁性。这三种模型均考虑了Ge摩尔组分对禁带宽度、电子亲合势、有效状态密度(Nc、Nv)的影响，同时也考虑了衬底偏置效应。MEDICI仿真模拟对比结果证实了这三种模型的准确性。本论文采用多项式拟合的方法得到了应变硅MOSFET反型层载流子迁移率的低场增强因子模型。在此基础上，从器件物理出发，建立了全温度范围的应变硅表面沟道N／P MOSFFET的有效电子迁移率模型。该模型中充分考虑了Ge组分、库仑散射、体晶格和表面晶格散射、表面散射、载流子散射及反型层沟道载流子的量子效应等的影响。迁移率低场增强因子模型的建立使得应变硅MOSFET可以直接使用硅MOSFET的迁移率模型，如PSPICE BSIMV3中的相关模型，为应变硅VLSI电路模拟提供了一条捷径。本论文利用多项式拟合的方法得到了应变锗硅PMOSFET反型层载流子迁移率的低场增强因子模型。在此基础上，从器件物理出发，建立了全温度范围的对量子SiGe沟道PMOSFET的有效空穴迁移率模型。该模型充分考虑了Ge组分、库仑散射、体晶格和表面晶格散射、合金散射及载流子散射的影响，也包括了反型层沟道载流子的量子效应。在建立了阈值电压和有效迁移率模型之后，建立了MOSFET的I-V特性模型，导出了电学参数：跨导、漏导和特征频率。对量子SiGe沟道PMOS器件的电流特性，在模型中考虑了表面硅帽层开启后，在硅帽层中的电流，从而建立了较完整的电流特性模型。最后，采用C++Builder6编制了相关的器件特性仿真软件SiGe-Sim。SiGe-Sim主要由迁移率仿真模块、阈值电压参数扫描模块、直流扫描模块和迁移率模型参数修正模块组成，可以完成漏源电流、迁移率、跨导、漏导和特征频率等电气参数的计算。