基于表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）的生物传感器能够实现快速且无标记的生物检测,相比于传统的生物传感器技术有很大的优势。目前,SPPs主要采用外部光源激发的光激发方式,这种方式的结构普遍存在结构松散、系统集成度低和灵敏度不高的缺点。对于这个问题,本文提出了一种由金属-绝缘层-半导体层（Metal-Insulator-Semiconductor,MIS）三层薄膜堆叠组成的发光隧道结来电激发SPPs,这种电激发方式主要依靠电子隧穿代替传统光学激发方式来激发SPPs,不需要额外的光学元件进行波矢补偿,有利于传感器的微型化。本文利用COMSOL Multiphysics仿真软件设计了一种可用于生物小分子检测的电驱动等离激元传感器,并对其结构进行优化。其主要研究内容如下:（1）首先简单阐述了课题的研究背景和目的。随后探讨了课题的研究现状,包括SPPs的基本性质和激发方式、SPPs的主要应用以及仿真研究中涉及的基本理论和数值仿真方法。（2）基于泊松方程和漂移-扩散方程对MIS隧道结的二维模型进行了数值仿真。分析了MIS隧道结中间绝缘层厚度和两端的偏置电压对MIS隧道结中福勒-诺德海姆（Fowler-Nordheim,F-N）隧穿电流的影响。在绝缘层放置一个电流源来代替隧穿电流的影响,结合Maxwell方程组,定量研究F-N隧穿电流对金属表面传播的SPPs强度的影响。（3）基于Maxwell方程组对银纳米棒放置在MIS隧道结上的三维模型进行了数值仿真。分析了MIS结构金表面与银纳米棒之间的间隙距离对银纳米棒的消光特性和电场分布特性的影响。研究表明,在4nm-20nm间隙范围内,可以实现消光光谱中500nm-700nm范围内共振峰位置的调节,随着间隙距离的增加,银纳米棒的消光峰的位置将发生蓝移,消光光谱的强度发生衰减,且消光光谱的峰值位置的变化与间隙距离呈指数关系。（4）银纳米棒二聚体相较于单个银纳米棒具有更加丰富的等离子体共振特性,银纳米棒二聚体的排列方式对其共振特性有很强的影响。通过调节银纳米棒二聚体的排列方式可实现对MIS隧道结上银纳米棒二聚体的等离激元共振模式的调控。研究结果表明,由于两个纳米棒之间的耦合作用,MIS隧道结-银纳米棒二聚体相较于MIS隧道结-银纳米棒结构有更窄的共振峰。其中头对头排列的银纳米棒二聚体的共振峰最窄。当头对头排列的银纳米棒二聚体和单个银纳米棒放置在同样的MIS隧道结上,它们与MIS隧道结之间的间隙改变时,两者的共振峰移动方向一致,不同的是前者的共振峰位移更大。综上所述,用头对头的银纳米棒二聚体代替银纳米棒放置在MIS隧道结上,可实现更高灵敏度的生物小分子检测。