本文在仔细总结了碳纳米管基本特性和纳米场效应管建模基本理论的基础上,对以半导体性的碳纳米管这一新型材料做为沟道的场效应管进行了建模和仿真,并分析该场效应管的特性和物理机制。本工作将集中研究金属-氧化物-半导体类型的碳纳米管阵列场效应管。本文将对已有的单壁碳纳米管阵列场效应管的解析模型进行详细的推导,包括基于半经典载流子输运的电流源,准确的沟道电容,寄生电容,掺杂电阻,以及肖特基势垒电阻等。基于该单壁的模型,论文首次对基于双壁碳纳米管阵列的场效应管进行了建模,得出其电路模型。该模型的核心是一个解析的非平衡电荷控制方程组,通过求解该非线性方程组,可以同时得到内壁和外壁上的自洽电势,从而得到内壁和外壁的自洽电荷密度以及电流。该模型也考虑到了相邻双壁碳纳米管之间的静电影响,以及各种寄生效应。利用单壁和双壁碳纳米管阵列场效应管的解析模型,本文首先分析了双壁碳纳米管本征沟道部分的特性,接着分析了阵列内部碳纳米管之间的静电效应,掺杂引起的电阻,以及寄生电容等因素对电流和电容的影响。最后分析了各种特性参数,如信号时延,截止频率等,随阵列参数,如碳纳米管直径和碳纳米管间距,的变化特性。通过与同等情形的单壁碳纳米管的对比,我们发现,尽管双壁碳纳米管场效应管的本征部分较单壁情形并没有速度上的优势,但是如果考虑所有的寄生效应,其性能则要优于单壁情形,特别是在碳管直径较大,且碳管阵列密度较小的时候尤其突出。因此,双壁碳纳米管将在碳纳米管电子学的发展中有很大的应用前景。另外,由于小直径的多壁碳纳米管仍然是半导体性的,可以作为沟道材料。我们将上述的双壁碳纳米管阵列场效应管的模型拓展到了多壁的情形,使得该模型得到了完善和健全。