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半导体器件的特性仿真已经成为半导体器件设计与半导体器件研究的重要手段，而且必将更加有力地推动半导体行业的发展。半导体器件特性仿真基于准确的载流子输运方程和物理模型，使人们对半导体器件的研究更加准确、高效和方便。第三代半导体材料的出现使半导体器件的设计出现了许多新的结构，这些新型结构器件有许多良好的特性，例如工作频率更高，击穿电压更高等。但是对第三代半导体材料物理模型的研究还不够充分，使一些物理模型还不准确。本学位论文正是针对上述的问题，以第三代半导体材料的物理模型和新型器件结构为主要研究对象，在充分了解第一、第二代半导体材料物理模型的基础上，尝试把它们的物理模型应用到第三代半导体材料的物理模型上，并由此设计新型半导体器件，并对其进行相关特性仿真。主要的工作有以下几个方面：1.简述了半导器件及材料的发展状况，并对半导体器件数值模拟的定义进行了说明。2.简要概述了半导体器件的数值模拟过程，并对相关输运方程和物理模型作简要概括。3.作者对第一、第二代半导体材料的物理模型进行了相关研究，并进行了归纳总结，在Genius源码中基于上述能带模型，迁移率模型，碰撞电离模型，复合模型的基础上上添加了SiGe,GaN,3C-SiC,4H-SiC,6H-SiC,AlGaAl等宽禁带半导体材料，运用这些材料库可模拟较热门的宽禁带半导体材料。4.采用二维器件仿真软件Silvaco对Si双极晶体管进行特性仿真，得到了其转移特性曲线，输出特性曲线等，并分析了其内部载流子输运过程等。采用二维器件仿真软件Genius对Si双极晶体管进行特性仿真，得到了其转移特性曲线，输出特性曲线等，并把结果和Silvaco软件的仿真结果进行了比较，得出两个软件仿真结果相近，具有可比性。采用二维器件仿真软件Silvaco对GaN/Si异质结双极晶体管进行了特性仿真研究。对GaN/Si异质结双极晶体管建立了合理准确的物理模型，包括不完全电离模型、能带模型、能带变窄模型、迁移率模型与复合模型。