电荷控制模型描述了器件导电机构在栅压调控下变化的规律，它是场效应器件建模的核心部分之一。目前，场效应器件的电荷控制模型有两种建模方法：基于阈值电压模型与基于表面势的模型。由于历史原因，基于阈值电压的电荷控制模型一直是场效应器件建模的主流方法。随着微电子技术的发展，器件的尺寸越来越小，低维量子效应凸显，人们越来越强调紧凑建模（compact modeling）的思想，即利用统一的数学模型精确描述器件从强反区到积累区的性质。表面势建模方法因其物理意义明晰、模型紧凑精确而再次受到人们的关注。场效应器件有MOS与半导体异质结两类典型结构。作为当今应用最广泛的器件结构，MOS结构的建模研究一直是一个重点领域。而对于半导体异质结，新兴的第三代半导体GaN基器件因其电子迁移率高、耐压性好以及耐高温等优良品质，成为异质结器件的研究热点。本文从器件物理的角度出发，系统研究了MOS结构与AlGaN/GaN异质结结构的电荷控制建模技术。全文研究内容主要分为以下几个部分：1、综述了目前国内外MOS器件表面势建模及AlGaN/GaN异质结器件电荷控制建模的研究成果，在此基础上分析并提出了当前研究工作中存在的问题。2、详细论述半导体界面（表面）电荷分布在半经典条件与量子条件下的计算方法。在量子效应部分，发展了一种基于定态微扰论的计算二维电子气基态性质的方法。该方法导出的结果比变分波函数自洽法更为符合数值解，具有更好的精度，可以用于基于2DEG传导电流的器件建模。3、介绍了MOS结构阈值电压与表面势两类电荷控制模型。作为一种半量子修正，发展了一种考虑表面反型（积累）层电荷简并效应的表面势电荷控制模型。该模型导出的栅电容比非简并模型更符合实验数据，显示了新模型的有效性与实用性。4、介绍了AlGaN/GaN异质结器件结构及工作原理。基于线性泰勒展开的方法，发展了一种含温度变量的解析线性电荷控制模型。该模型参数由解析表达计算，可以方便的给出不同温度下的值而不涉及任何数值方法，并有一定的精度。在此解析电荷控制模型基础上，结合场致速度关系导出考虑温度变量的解析直流输出特性，并与实验数据对比。在含温I-V模型的基础上，研究了蓝宝石与SiC为基底的AlGaN/GaN HEMT自热效应及热处理措施。本文的研究成果具有较高的准确性与实用价值，有望对MOS及AlGaN/GaN异质结器件的建模提供参考与指导。