随着应用要求的提高,射频/微波电路的设计越来越复杂,使得电路设计者不得不依赖于计算机辅助设计软件（Computer Aided Design,CAD）来进行电路的设计和仿真。为了缩短设计周期和降低成本,提高电路一次设计的成功率,这就要求CAD软件能够提供快速、准确的晶体管模型,在此基础上才能够实现对电路性能的准确仿真。在射频/微波系统的设计中,高电子迁移率的晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）被广泛的应用于大信号非线性电路模块中,例如功率放大器、混频器等。然而,HEMT的非线性模型不够准确,尤其是对I-V特性高阶分量的预测,使得实物测试与设计优化结果存在一定差距。为了解决这个问题,本文以GaAs pHEMT为例,研究了其I-V非线性模型,主要内容如下:首先,本文建立了GaAs pHEMT的小信号等效电路模型。利用测试的直流和小信号S参数分步提取了模型中的14个参数,确定了模型中的寄生参数以及本征参数。最后通过对比多组偏置条件下的仿真与实测的S参数对模型进行了验证,为大信号模型的建立提供了基础。其次,本文提出了一种考虑了HEMT的输出电流I_ds及其高阶导数精度的非线性模型。该模型将整个研究区域划分为多个子区域,选择高精度的经典的HEMT大信号模型作为每个子区域内的模型,利用人工神经网络（Artificial Neural Network,ANN）输出函数的平滑性对不同区域进行平滑连接。最后,通过对pHEMT的I_ds及其高阶导数的建模验证了本文所提模型的精度。该方法也适用于其他工艺的HEMT的高阶导数建模。最后,本文提出了基于ANN的不同温度环境下HEMT的I_ds及其高阶导数的建模方法。将归一化的环境温度作为ANN的一个输入变量进行建模。为了验证该方法的有效性,本文建立了温度范围为-25℃¹25℃的pHEMT非线性I-V模型,该模型保证了I_ds的高阶导数（至少到三阶）具有较高的精度。此外,本文对比了Angelov模型与本文所提出的模型的I_ds高阶导数精度,结果表明本文提出的模型具有更高的准确度。