当前,微波/毫米波器件及其电路日益凸显出其在产业应用中的重要地位,已经成为微电子技术研究的热点。随着微电子技术的发展,对器件的要求也越来越高,硅基器件及其电路的局限性渐渐凸显出来。相比于业界主流的硅基MOS器件,化合物HEMT器件在超高速、低功耗、低噪声以及高击穿电压等方面有着明显的优势,特别表现在高频以及高功率电路的应用等方面。随着HEMT材料和器件的日益成熟和复杂,对HEMT模型的研究的重要性也就日益显现出来。一个好的HEMT模型对于提高电路设计效率,缩短电路研发周期,节约电路开发成本,使产品更加产业化有着极为明显的意义。相比于经验模型,HEMT器件的物理基模型的发展显然非常滞后。而随着PSP模型成为MOSFET深亚微米尺寸下工业界主流模型,表面势模型所表现出的优势也日益被人们所认识到。以往的一些对HEMT的研究也表明,用表面势的概念对HEMT进行建模是可行的。但是基于表面势的HEMT模型研究工作却极少见于报道。本文主要参考MOSFET中表面势基模型的分析方法,利用表面势的概念建立一套物理基的HEMT理论模型。本文首先分析了器件物理结构,利用能带关系和沟道中的泊松方程建立HEMT的表面势方程,接着利用解析近似求解的方法求解表面势,最后用表面势来建立电流方程和电荷方程。从结果上来看,本模型能基本表征HEMT器件的电流特性和电荷特性,这说明本模型对于HEMT器件物理模型的理论分析以及今后的工业应用具有积极的意义。而且在以往极少有工作在HEMT中研究表面势,从这个角度来说,本工作对于扩宽HEMT模型研究的思路具有开创性的意义。但是由于模型方程采用了一些分段和近似的处理,所以本模型在分段连接点和沟道开启点会存在一定的误差,这也是以后工作所要突破的重点。本文在第一章中阐述了HEMT及其模型研究的背景与意义,以及以往的一些HEMT模型研究。第二章中简单阐述了HEMT器件的基本结构,物理工作机理以及传统的物理分析方法。第三章中介绍了MOSFET器件中Pao-sah模型和薄层电荷模型这些原始表面势模型中表面势方程的建立以及分析的方法。同时也简要介绍了PSP模型中表面势解析求解的过程以及电流和电荷方程的建立和分析方法。在第四章中着重描述了HEMT中表面势基模型的分析与建立。第五章对于一些仿真结果进行了分析。