随着人们对半导体器件的要求越来越高,为了能更好的分析半导体器件的特性,制造出符合要求的半导体器件,对这类器件的数值仿真算法的研究显得至关重要。PIN二极管器件是一类简单而又不失一般性的半导体器件。本文采用谱元法(SEM)的基本理论对PIN管进行了数值仿真,得到了PIN管的稳态特性和瞬态特性,并对仿真算法进行了优化。本文首先介绍了这一课题的研究意义以及国内外的研究现状,紧接着便对PIN二极管的基本理论做出了介绍,包括PIN管的基本工作原理以及描述它的物理方程和边界条件。然后,本文详细介绍了利用SEM方法对PIN二极管进行数值仿真的过程,包括公式的推导、计算机语言的实现思路以及算法正确性的验证。其中,对PIN管的数值仿真主要包括稳态非耦合仿真、稳态耦合仿真以及瞬态耦合仿真。稳态仿真可以得到PIN管的伏安特性,瞬态仿真可以得到PIN管正向和反向的电流过冲效应。最后,对上述仿真算法采用SEM方法的基本特性进行了优化,加快了程序执行的速度。本文中对PIN二极管的数值仿真算法为半导体器件的数值仿真搭建了一个平台,是对其它半导体器件,甚至半导体集成电路仿真的基础。