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強茂二極管作為功率半導體領域的重要產品，其內部電路結構的設計直接決定了器件的性能與應用場景。本文將從材料選擇、芯片結構、封裝工藝以及典型應用電路等方面，解析強茂二極管的內部構造原理。

一、基礎材料與PN結特性

強茂二極管的核心是基于硅材料的PN結結構，在晶圓制造階段，采用擴散或外延工藝形成P型與N型半導體的結合面。產品通過控制摻雜濃度梯度（如采用PT/FRD結構），使得空間電荷區(qū)的載流子分布更利于高壓應用。典型的FRD（快恢復二極管）在N型基區(qū)內會形成特殊的載流子壽命控制層，通過電子輻照或鉑摻雜工藝，將反向恢復時間（trr）控制在50ns至200ns范圍，這是其適用于高頻開關電源的關鍵。

在高壓二極管中，采用穿通型設計。通過準確計算N-漂移區(qū)的厚度與電阻率，實現擊穿電壓與正向導通壓降（VF）的平衡。600V等級的SMC封裝二極管，其漂移區(qū)厚度約40-60μm，電阻率控制在1-3Ω·cm范圍。

二、芯片結構設計

1、終端保護結構：在芯片邊緣采用場限環(huán)或斜角切割技術，如強茂的SBR系列通過3-5個同心擴散環(huán)結構，將邊緣電場強度降低30%以上，使200V器件的實際擊穿電壓可達250-280V，顯著提升可靠性。

2、單元布局優(yōu)化：大電流強茂二極管采用蜂窩狀元胞設計，每個單元直徑約100-150μm，通過并聯數千個單元實現電流均流，這種結構使得浪涌電流能力達到額定電流的10倍以上。

3、復合結構創(chuàng)新：在超快恢復二極管中引入肖特基接觸與PN結的混合結構，強茂的US系列通過在PN結間嵌入肖特基勢壘，使反向恢復電荷（Qrr）降低40%，同時保持1.2V以下的低正向壓降。

三、封裝工藝與熱管理

強茂采用多層金屬化封裝技術：

1、芯片焊接層：使用共晶焊替代傳統(tǒng)焊錫，熱阻降低15%。

2、引線框架：銅基框架表面鍍鎳（3-5μm），確保5N·m以上的拉力強度。

3、塑封材料：添加70%以上硅微粉的環(huán)氧樹脂，CTE匹配芯片級，通過1000次-55℃~150℃循環(huán)測試無開裂。

四、典型應用電路分析

1、PFC電路中的拓撲應用

在300W LLC諧振轉換器中，強茂的600V/8A超快恢復二極管與MOSFET組成升壓電路。其反向恢復電流尖峰<1A（di/dt=100A/μs時），效率提升2%相比普通FRD。

2、電機驅動保護電路

三相逆變橋臂采用PMEG系列肖特基二極管作為續(xù)流管，在4kHz PWM驅動下，導通損耗占比從PN二極管的15%降至7%，溫升降低20℃。

3、TVS防護網絡

汽車級系列通過多芯片串并聯實現30KW峰值功率，其雪崩擊穿電壓公差控制在±5%，比工業(yè)級±10%更準確。

通過這種從材料到系統(tǒng)的全鏈條優(yōu)化，強茂二極管在光伏逆變器、電動汽車OBC等場景中實現>99.7%的五年失效率目標，其結構設計理念也反映了功率半導體向高頻化、集成化發(fā)展的技術趨勢。