Comportamiento de voltaje MOSFET de canal N controlado por microcontrolador

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

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Dado que mi voltaje de puerta es de 5V desde un microcontrolador, esperaba que el MOSFET actuara básicamente como un interruptor. Al observar 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 de cerca de cero, de modo que el voltaje de la fuente era de ~ 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 solo ~ 3V (en oposición al ~ 7.5V esperado).

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

¿Alguien puede explicar por qué el voltaje de fuente del MOSFET es mucho más bajo de lo esperado? ¿Y alguien puede recomendar un transistor que me permita efectivamente en esta situación crear un interruptor para conducir el LED blanco con el uso de una señal de 5V y una fuente de alimentación de 7.5V?

arduino led mosfet Andrew C
fuente
Vgsth es de aproximadamente 2.1 a 2.5V @ Id = 0.25mA, si se supone que cuando el LED está polarizado hacia adelante, aparecerán 3.5V a través de él y a través de la resistencia de 200Ohms 20mA * 200 = 4V (el voltaje real a una corriente directa dada se obtendrá de las características del LED) . Hay algún problema con el circuito. CONECTE la fuente a GND y diseñe en consecuencia.
user19579

Respuestas:

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Coloque la carga entre el suministro de 7.5 voltios y el drenaje 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 dependiendo de la corriente a través del LED y la resistencia. Por lo tanto, Vgs no es de 0 a 5 voltios como suponía, pero es mucho más bajo, dependiendo de dónde se encuentre la Fuente en un momento determinado.

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

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

BeB00
fuente
Sí, pero el OP debería darse cuenta de que necesitaría usar una 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 simple interruptor LED.
Jim