半导体中的磁电阻效应不仅在低磁场下具有与巨磁电阻效应相媲美的磁敏感性,在强磁场下也具有线性磁电阻效应,因而受到了科研工作者的广泛关注。基于硅材料具有丰富的资源,低廉的成本,成熟的工艺以及长自旋相干的材料特性,并结合p-n结磁电阻效应在磁传感器、磁逻辑、磁存储等领域的潜在应用,硅基p-n结磁电阻特性成为新的研究课题。因此,本文对硅基p-n结的磁电阻特性开展研究,探讨磁场对p-n结空间电荷区的影响以及空间电荷区宽度对p-n结磁电阻特性的影响,并对现有计算磁电阻比的理论模型进行优化,同时提出调节磁电阻的两种方法并对其原理进行讨论。针对平面型p-n结,研究其在正偏情况下,空间电荷区形状随磁场的变化情况以及变化原因,探讨空间电荷区形状变化对磁电阻造成的影响,并对现有计算磁电阻比的理论模型进行优化并给出对比结果。针对p-i-n结,通过控制i区宽度来控制空间电荷区的宽度,进而研究空间电荷区宽度对磁电阻的影响,并从器件物理角度,系统研究零磁场下,p-i-n结电流随i区宽度变化的非单调性规律。为实现对磁电阻的调控,本文提出类MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)器件——MOS栅型p-n结,并研究其磁电阻特性。根据氧化层是否发生隧穿,采用两种机制调节磁电阻。一种是在未发生隧穿情况下,通过改变栅压来改变载流子的浓度分布,从而改变磁电阻;另一种是利用隧穿效应,通过改变磁场方向以及栅压大小,来调节磁电阻。这两种方法都能有效的调节磁电阻,并且磁电阻对磁场极性也非常敏感。同时本文也探讨了MOS栅型p-n结作为逻辑器件的应用,并给出实现方法。