随着当今大规模集成电路和无线通信技术的生产和使用,电子信息工业迅速崛起并成为重要高新技术产业。由于电子市场需求的爆炸增长,对集成电路也提出了更高的要求。CMOS工艺不仅工艺成熟、集成度高,而且有着低功耗、低成本等优势,因此于众多选择下脱颖而出成为解决电路设计的首选方案。科技发展日新月异,CMOS工艺节点在持续的研究中不断演进,使得器件的尺寸缩小成为现实,器件的工作频率也在不断升高。器件的模型是设计高性能电路的基础,通过准确的模型可以对所设计的电路性能进行预测。通过准确的器件表征,可以缩短电路设计的周期,提高产品的成功率。在当今分秒必争的电子战下,准确的晶体管模型显得格外重要。因此,本文基于55nm CMOS工艺晶体管进行了相关建模研究。首先,本文介绍了晶体管建模的研究背景与意义,针对MOSFET模型做了分类和发展介绍,并对国内外相关研究动态进行了调研分析。其次,从物理层面介绍了MOSFET器件的物理结构和工作机理,对模型中表征的一些典型的物理效应进行了分析,对BSIM4模型的基础知识进行了概述,简要介绍了CMOS工艺发展情况和建模的基本流程。随后,确定建模器件尺寸并设计了建模测试版图,简要介绍了在片测试系统以及晶体管测试方案。由于器件尺寸与测试仪器的失配会引入测试结构寄生效应,先针对晶体管小信号S参数进行了去嵌入处理,然后建立了晶体管的小信号等效电路模型,并基于模型的拓扑结构提出了相对应的多偏置小信号参数提取方法。模型结果与测试数据吻合良好,验证了参数提取方法的有效性以及模型的准确性。在此基础上,由小信号等效电路模型外推建立了基于BSIM4模型的大信号模型,对晶体管非线性特性进行了研究。根据直流测试结果提取了大信号下的电流参数,建立了直流模型。对大信号下的S参数表征进行了验证,并通过在最佳负载阻抗下的功率扫描结果提取并优化了模型参数,建立大信号模型。最后通过负载牵引对模型进行了器件级验证。结果表明,模型能准确表征晶体管的直流输出特性以及输出功率、增益、功率附加效率等指标。本文所提出的模型具有较高精度,对电路设计具有指导意义。