HalbleiterVerstärker

Ein Halbleiterverstärker ist eine Schaltung, die Halbleitertransistoren verwendet, um ein elektrisches Eingangssignal in ein Ausgangssignal mit erhöhter Amplitude umzuwandeln. Dabei arbeiten die Transistoren im aktiven Bereich, sodass sie die Größe des Signals an den Ausgang übertragen, ohne die Form wesentlich zu verändern. Halbleiterverstärker kommen in Audio-, Mess-, Funk- und digitalen Systemen zum Einsatz und konkurrieren mit anderen Verstärkertypen wie Röhrenverstärkern.

Typische Grundkonfigurationen sind bei BJT- oder FET-Verstärkern die Grundstufen Common-Emitter (CE) bzw. Common-Source (CS), die eine Spannungs- oder Stromverstärkung liefern. Einem Emittier-/Source-Follower (Common-Collector bzw. Common-Drain) dient überwiegend der Impedanzanpassung und der Pegelstabilisierung. In integrierten Schaltungen sind Operationsverstärker verbreitet, die aus vielen Verstärkungsstufen bestehen und mit Rückkopplung arbeiten.

Zu den wichtigsten Typen zählen diskrete Transistorverstärker, RF-Verstärker, Leistungsverstärker sowie Instrumentierungsverstärker. Leistungsteile arbeiten oft in Klassen A, B, AB oder C, wobei Klasse-AB-Details für gute Linearität bei mittlerer bis hoher Leistung stehen. Spezielle Halbleiter wie GaN- oder SiGe-HFETs ermöglichen hohe Frequenzen.

Wichtige Kennwerte sind Verstärkung (Gain), Bandbreite, Eingangs- und Ausgangsimpedanz, Rauschen und Verzerrung, sowie Leistungsfähigkeit, Versorgungsspannungen und Effizienz. Negative Rückkopplung wird häufig eingesetzt, um Linearität, Bandbreite und Stabilität zu verbessern. Entwurfsaspekte umfassen Biasing, Temperaturstabilität, Impedanzanpassung und Stabilitätskriterien gegen Schwingungen.

Historisch und industriell spielen Halbleiterverstärker eine zentrale Rolle in Audioendstufen, Funk- und Messinstrumenten. Fortschritte in Halbleitertechnologien haben zu integrierten Verstärkerschaltungen geführt, die in Telekommunikationsgeräten, Audiogeräten und Messinstrumenten verwendet werden.