Comportamiento de voltaje MOSFET de canal N impulsado por microcontrolador

Como se ve en este modelo de LTSpice, estoy tratando de controlar un LED blanco (3.6 Vf @ 20 mA) conectado a una fuente de voltaje de 7.5 con un MOSFET de canal N 2N7002 y una señal de control de 5V de un Arduino.

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Dado que el voltaje de mi puerta es de 5 V desde un microcontrolador, esperaba que el MOSFET actuara básicamente como un interruptor. Al mirar el gráfico del 2N7002, dado que la corriente deseada es de 20 mA y el Vgs es de 5 V, esperaba una caída de voltaje en el transistor cercana a cero, de modo que el voltaje de la fuente fuera ~ 7.5 V.

Sin embargo, como se ve en el gráfico de simulación, el voltaje a través del transistor es, de hecho, bastante grande, de modo que el voltaje de la fuente es de solo ~3 V (en contraposición a los ~7,5 V esperados).

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Cuando probé este circuito, obtuve el mismo resultado, un voltaje de fuente de ~ 3V.

¿Alguien puede explicar por qué el voltaje de la fuente del MOSFET es mucho más bajo de lo esperado? ¿Alguien puede recomendarme un transistor que me permita en esta situación crear un interruptor para controlar el LED blanco con una señal de 5 V y una fuente de alimentación de 7,5 V?

Vgsth es de aproximadamente 2,1 a 2,5 V @ Id = 0,25 mA, si se supone que el LED está polarizado hacia adelante, aparecerán 3,5 V a través de él y a través de la resistencia de 200 ohmios 20 mA * 200 = 4 V (el voltaje real a una corriente directa determinada se obtendrá de las características del LED) . Hay algún problema con el circuito. Conecte la fuente a GND y diseñe en consecuencia.

Respuestas (2)

Coloque la carga entre el suministro de 7,5 voltios y el drenaje del MOSFET y obtendrá un comportamiento similar al de un interruptor.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En su diseño actual, la fuente está flotando según la corriente a través del LED y la resistencia. Por lo tanto, Vgs no es de 0 a 5 voltios como supuso, sino mucho más bajo, dependiendo de dónde flote la fuente en un momento dado.

Lo que se necesita es que el "interruptor" conduzca cuando recibe una señal positiva del Arduino, tirando así su nodo de drenaje a tierra (o cerca de él), expresando así los ~7 voltios deseados a través del LED + R3.

Entonces, el punto importante aquí es que el FET está controlado por el voltaje de puerta a fuente, no por el voltaje de puerta a tierra.

Solo para agregar al comentario anterior, puede controlar su led con el arreglo que proporcionó, pero deberá usar un mosfet de canal P.

Sí, pero el OP debe darse cuenta de que necesitará usar lógica negativa en este caso, es decir, si el GPIO es 0, el LED estará encendido y viceversa. O podría controlar un NPN BJT o NMOS que controla el PMOS para mantener la lógica positiva. Pero ahora estamos agregando una gran cantidad de circuitos para un interruptor LED simple.
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