随着MEMS技术的发展,有限元分析越来越不能适应复杂器件设计的要求,系统级的模拟和分析对器件的设计与优化起着越来越重要的作用。系统级模拟的关键技术之一是建立MEMS器件的宏模型。本论文采用等效电路的方法建立了基本MEMS器件的宏模型,在建模过程中主要利用了SPICE中的多项式受控源来建立和简化电路结构。文章首先研究了集总参数的平行板机电换能器。介绍了横向运动和纵向运动的两类平行板结构,由能量法推导得到机电耦合部分的特性方程,并以梳状谐振器和理想机电耦合力传感器为例,建立了器件的大信号等效电路宏模型,并进行了理论上的验证。提出了建立集总参数MEMS器件的大信号等效电路宏模型的思想。梁和膜结构机电换能器是分布参数MEMS器件中常见的结构。针对悬臂梁和固支梁两种结构,采用受控源分别建立了它们的F-V类比和F-I类比的多模态小信号等效电路宏模型。对四边固定的矩形膜,首次建立了F-I类比的二维电路阵列小信号等效电路宏模型。对上述宏模型都进行了SPICE的系统级模拟与CoventorWare软件的验证。根据上述建立的基本MEMS器件的等效电路宏模型,采用SPICE网表结构建立了器件的IP库,并将这些IP单元进行封装,供系统级模拟调用。采用C++编程完成了从相关参数到网表结构生成的接口设计软件MEMS-IP Interface。论文工作初步建立了从器件建模到系统调用的较为完整的技术路径,初步实现了“专家建模,非专家使用”的MEMS专家系统的设计思想。