MOSFET no emite el voltaje deseado

¿Estás por casualidad intentando usarlo como un interruptor de lado alto?

Creo que sí, en cuyo caso lo estás utilizando como un seguidor de la fuente en lugar de un interruptor. Esto se confirma con sus mediciones, donde Vs = Vg-1.5V aprox. No está cambiando, sino funcionando en modo lineal y disipando mucha energía, suministrando un Vg-1.5V bastante preciso a la carga.

Tienes 3 opciones:
(1) generar una tensión de compuerta SOBRE la fuente (18 a 20 V) para encender, y 0 V para apagar.
(2) Úselo en el lado bajo de la carga con voltaje de compuerta de 12V. Este es el más simple, un interruptor de lado bajo convencional, y ofrece el mejor rendimiento.
(3) Reemplácelo con un PMOS FET como interruptor lateral alto. Entonces 12V lo apaga y 0V lo enciende. Pero podría ser difícil encontrar un PMOS con una resistencia de activación tan baja.

  

+ 12V está conectado a Drain y estoy midiendo entre tierra y fuente

Para activar un MOSFET de canal N regular, el voltaje de la compuerta debe ser más alto que el voltaje de la fuente.

Entonces, si pones 5 voltios en la puerta, el MOSFET se encenderá cuando la fuente esté a 0 voltios, sin duda. Por lo general, aún se encenderá cuando la fuente esté a 1 ó 2 voltios, pero se debilitará porque la resistencia de encendido comienza a aumentar. Con 3 o 4 voltios en la fuente, el MOSFET apenas se enciende.

Esto es lo que recomiendo para una carga atada de 0 voltios: -

Veatambién this SE.EE Q & A

Si todo lo que quiere hacer es amplificar el voltaje para una señal de 5 V a 12 V en lugar de encender y apagar algo, entonces puede hacer esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto tiene un par de grandes inconvenientes sobre la respuesta de Andy aka.

1. Invertirá el sentido de la señal, una entrada baja dará una salida alta.
2. Con una salida alta, tiene un resistor en serie en línea con la señal, dependiendo de lo que necesite para conducir, esto podría ser un gran problema. Cuanto menor sea el R1, menor es el problema.
3. Cuando una salida baja está descargando potencia a través de R1 / M1. Esto es a la vez un desperdicio de energía y, dependiendo de cómo esté 'en' M1, podría causar una gran pérdida de energía y calor en M1. Cuanto mayor sea el R1, menor será el problema.
4. Cuando se cambia de una salida baja a una alta, habrá un tiempo de aceleración basado en R1 y la capacitancia de salida. Esto puede o no ser un problema dependiendo de la carga y el valor de R1.

Puedes evitar el problema de la inversión poniendo dos de estas etapas en una fila. En esa situación, R1 para la primera etapa puede ser grande y agradable (digamos 10k) ya que no hay una carga significativa.

El resistor en la etapa final y qué tan práctico es este enfoque depende mucho de la carga que se conduce. Calcule un máximo para R1 basado en el consumo de corriente esperado y la caída de voltaje máxima aceptable en la carga y luego verifique si ese máximo es demasiado bajo en términos de eficiencia aceptable y disipación de potencia M1.

Si observa la respuesta de Andy aka, notará que está utilizando este circuito exacto para generar la señal de 12 V necesaria para conducir la puerta de la parte del canal p.