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提出了一种精确求解隧穿电流的模型。通过自洽求解一维薛定谔方程和泊松方程，得到NMOS器件的半导体表面电势分布、反型层二维电子气的量子化能级以及对应的载流子浓度分布。为计算隧穿电流，采用了多步势垒逼近方法计算栅氧化物势垒层的隧穿几率，从而避免了WKB方法在突变边界处波函数不连续带来的缺陷。通过考虑（100）Si衬底的导带多能谷效应和栅极多晶硅耗尽效应，讨论了不同栅氧化层厚度下隧穿电流与栅压的依赖关系。模拟结果与实验数据吻合。