器件表征技术一直是深入理解和分析器件特性的必要工具.随着深亚微米器件的出现,原有的表征技术存在许多困难,这为表征技术的发展和新的表征技术的创建提供了客观需求.该文在比例差值算符理论基础上,发展了一系列MOS器件的比例差值特性表征方法.第一,首先提出了大尺寸MOS器件的输出特性比例差值方法,并且证明了比例差值方法在饱和输出特性中具有峰值的特性,并给出了器件特征参数的完整表达式,同时,为方便实际的应用,该文推出了该方法的简化公式,并满足了足够的精度要求.这为小尺寸MOS器件V<,DSAT>的确定提供了可靠的手段.第二,针对高场应力下超薄栅MOS器件的载流子迁移率退化现象,该文建立了MOS器件转移特性比例差值谱技术.第三,由于深亚微米器件出现了各种小尺寸效应,该文建立了小尺寸MOS器件的比例差值方法.第四,由于目前的迁移率模型大多为经验或半经验模型,并依赖于测量数据的准确性,而目前的测量方法中又存在着许多不足,针对这一困难,该文提出了改进的分离CV方法,解决了有效迁移率与有效电场曲线在低场区随测量条件（不同漏偏压）出现的偏差.第五,在理论分析和对实验现象观察的基础上,该文给出了退化MOS器件的比例差值特性.第六,为满足MOS器件退化特性表征工作的要求,采用了包括器件缺陷影响的物理模型,并分析了器件主要的退化机理（界面陷阱、氧化层陷阱）的影响规律,初步建立了描述MOS器件线性区退化特性的简化模型.