在单电子现象正统理论的基础上,使用两种不同方法建立了基于主方程法的单电子晶体管(single electron transistor,SET)模型,所建立的单电子晶体管模型均可适用于单电子晶体管电路以及SET/MOS混合电路仿真。第一种方法是结合电路模拟软件HSPICE和主方程算法,通过选择单电子晶体管的主要状态,建立并求解主方程,利用HSPICE的CMI(通用模型接口)将单电子晶体管的器件模型加入到HSPICE仿真器中。通过将使用此模型对单电子晶体管Ⅰ-Ⅴ特性的仿真结果与已有单电子软件SIMON得到的模拟结果以及实验数据相对比,证明了此模型的精确性,且在较大的温度与偏压范围内均适合于单电子晶体管电路或SET/MOS混合电路的模拟和分析。第二种方法是在简化Lientschnig的PSPICE单电子晶体管模型的基础上,将其简化为一个电压控制电流源,利用Verilog-A语言建立了单电子晶体管的行为描述模型。使用此模型,在Cadence Spectre仿真器下可以实现单电子晶体管电路以及混合电路的仿真,通过对单电子晶体管逻辑电路的仿真表明,与Lientschnig的PSPICE模型相比,Verilog-A模型在保证精度的同时,大大缩短了仿真时间,平均减少了86.64%。并对模型进行了扩展,可模拟含多栅极单电子晶体管的电路。进行了单电子晶体管的数字和模拟电路以及SET/MOS混合电路的研究。对分别基于互补逻辑、择多逻辑、传输管逻辑这3种不同逻辑的单电子晶体管二进制全加器进行的仿真分析,分别从所用元件数目、Vo/Vin、延迟时间等方面比较了三种单电子逻辑设计方法的优劣。对单电子晶体管AD转换电路以及SET/MOS混合DA转换电路的分析和仿真,仿真结果表明了单电子晶体管电路具有低功耗、结构简单的特点,电路仿真结果正确,进一步验证了所建模型在SET及其混合电路仿真中的实用性。