碲镉汞红外焦平面探测器芯片建模与仿真是器件结构设计与性能提高的重要手段。本文围绕“器件建模、参数提取、数值模拟”这一理论研究过程，重点就碲镉汞红外光伏探测器的漂移-扩散电流限计算、暗电流拟合、增透膜设计和微透镜优化等方面展开研究，其主要结果如下:　　 1.碲镉汞红外光电二极管漂移-扩散电流限研究。一方面，导出了过剩少子在半导体器件中运动的等效速度应满足的微分方程，由此建立了在一维模式任意电场、少子寿命及迁移率分布条件下确定漂移-扩散电流限和求解连续性方程的两步龙格库塔方法。另一方面，导出了上述物理量均匀分布下描述过剩少子在半导体器件内传播的特征矩阵，从而建立了在一维模式上述物理量任意分布条件下连续性方程和漂移-扩散电流限求解的特征矩阵方法。对由液相外延(LPE)生长材料制备的碲镉汞红外光伏器件进行了深入分析，得到了LPE碲镉汞材料中的组分分布对漂移-扩散电流有抑制作用，及衬底附近位错区的存在将使漂移-扩散电流增加的理论结果。　　 2.基于遗传算法的暗电流拟合和增透膜设计。将具备通用性的模拟退火遗传算法封装为C++类，建立了相对独立的最优化问题求解模块。改进了现有碲镉汞光伏器件暗电流特性的物理模型，建立了相关非线性方程组的求解方法，利用已建立的遗传算法模块构建了多变量拟合程序，对典型长波光伏器件暗电流特性进行了拟合计算，获得了施主浓度、陷阱浓度、产生复合寿命、陷阱能级位置等参数。同时，结合光传输的特征矩阵方法，利用已建立的遗传算法模块编制了增透膜优化程序，在尽可能使用少数材料并考虑厚度约束等条件下，实现了在较宽波段范围能够发挥作用的增透膜设计。　　 3.微透镜碲镉汞红外探测器的数值模拟。利用时域有限差分法模拟了微透镜对探测器阵列像元间电学串音的抑制作用。对实际光学系统中微透镜的作用以及透镜半径、光学系统F数等所受限制进行了几何分析。引入二维模式下的基尔霍夫衍射积分公式，建立了探测器在实际光学系统中进行成像应用时光能量分布的序贯式计算模型，并结合商用软件对集成微透镜的碲镉汞中波红外探测器阵列进行了模拟，得到了其能量收集和串音抑制性能。