Sterowane mikrokontrolerem zachowanie napięcia M-kanałowego N-Channel MOSFET

Jak widać w tym modelu LTSpice, próbuję kontrolować białą diodę LED (3,6 Vf @ 20 mA) podłączoną do źródła napięcia 7,5 za pomocą MOSFETU z kanałem N 2N7002 i sygnałem sterującym 5 V z Arduino.

Biorąc pod uwagę, że moje napięcie bramki wynosi 5 V z mikrokontrolera, spodziewałem się, że MOSFET będzie zasadniczo działał jako przełącznik. Patrząc na wykres dla 2N7002, biorąc pod uwagę, że pożądany prąd wynosi 20 mA, a Vgs wynosi 5 V, spodziewałem się spadku napięcia na tranzystorze bliskiego zera, tak że napięcie źródła wynosiło ~ 7,5 V.

Jednak, jak widać na wykresie symulacyjnym, napięcie na tranzystorze jest w rzeczywistości dość duże, tak że napięcie źródła wynosi tylko ~ 3V (w przeciwieństwie do oczekiwanego ~ 7,5V).

Kiedy wprowadziłem ten obwód do obiegu, otrzymałem ten sam wynik, napięcie źródła ~ 3 V.

Czy ktoś może wyjaśnić, dlaczego napięcie źródłowe MOSFET jest znacznie niższe niż oczekiwano? I czy ktoś może polecić tranzystor, który skutecznie pozwoliłby mi w tej sytuacji stworzyć przełącznik do sterowania białą diodą LED za pomocą sygnału 5 V i zasilania 7,5 V?

Umieść obciążenie między zasilaniem 7,5 V a odpływem MOSFET, a otrzymasz zachowanie podobne do przełączania.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

W obecnym układzie źródło pływa w zależności od prądu przechodzącego przez diodę LED i rezystor. W związku z tym Vgs nie wynosi od 0 do 5 woltów, jak zakładano, ale jest znacznie niższy, w zależności od tego, do którego źródła w danym momencie płynie.

Potrzebne jest, aby „przełącznik” przewodził, gdy otrzyma dodatni sygnał z Arduino, pociągając w ten sposób swój węzeł drenażu do ziemi (lub blisko niego), wyrażając w ten sposób pożądane ~ 7 woltów na diodzie LED + R3.

Aby dodać do poprzedniego komentarza, możesz kontrolować diodę LED za pomocą zapewnionego przez ciebie układu, ale musisz użyć mosfetu kanału P.