Mikrocontroller-gesteuertes N-Kanal-MOSFET-Spannungsverhalten

Wie in diesem LTSpice-Modell zu sehen, versuche ich, eine weiße LED (3,6 Vf bei 20 mA) zu steuern, die an eine 7,5-Spannungsquelle mit einem 2N7002- N-Kanal-MOSFET und einem 5-V-Steuersignal von einem Arduino angeschlossen ist.

Da meine Gate-Spannung von einem Mikrocontroller 5 V beträgt, hatte ich erwartet, dass der MOSFET im Grunde genommen als Schalter fungiert. Bei Betrachtung des Diagramms für den 2N7002 erwartete ich angesichts des gewünschten Stroms von 20 mA und der Vgs von 5 V einen Spannungsabfall über dem Transistor nahe Null, sodass die Quellenspannung ~ 7,5 V betrug.

Wie in der Simulationsgrafik zu sehen ist, ist die Spannung über dem Transistor tatsächlich ziemlich groß, so dass die Quellenspannung nur ~ 3 V beträgt (im Gegensatz zu den erwarteten ~ 7,5 V).

Als ich diese Schaltung an Bord nahm, erhielt ich das gleiche Ergebnis, eine Quellenspannung von ~ 3V.

Kann jemand erklären, warum die Quellenspannung des MOSFET viel niedriger als erwartet ist? Und kann jemand bitte einen Transistor empfehlen, der es mir in dieser Situation effektiv ermöglicht, einen Schalter zum Ansteuern der weißen LED unter Verwendung eines 5-V-Signals und einer 7,5-V-Versorgungsspannung zu erstellen?

Platzieren Sie die Last zwischen der 7,5-Volt-Versorgung und dem MOSFET-Drain, und Sie erhalten ein schalterartiges Verhalten.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

In Ihrem aktuellen Layout schwebt die Quelle abhängig vom Strom durch die LED und den Widerstand. Daher ist Vgs nicht 0 bis 5 Volt, wie Sie angenommen haben, sondern viel niedriger, je nachdem, wohin die Quelle zu einem bestimmten Zeitpunkt schwebt.

Was benötigt wird, ist, dass der "Schalter" leitet, wenn er ein positives Signal vom Arduino erhält, wodurch sein Drain-Knoten auf Masse (oder in die Nähe davon) gezogen wird, wodurch die gewünschten ~ 7 Volt über die LED + R3 ausgedrückt werden.

Um den vorherigen Kommentar zu ergänzen, können Sie Ihre LED mit der von Ihnen angegebenen Anordnung steuern, müssen jedoch einen P-Kanal-Mosfet verwenden.