No lo has mencionado, así que supongo que estás manejando el MOSFET directamente desde el Arduino. Eso solo explicaría la gran disipación, ya que un pin MCU GPIO simplemente no es lo suficientemente poderoso como para impulsar un MOSFET de potencia directamente. El IRF3205 es un MOSFET de nivel no lógico, por lo que incluso el voltaje de activación por sí solo puede ser insuficiente (los MOSFET de nivel lógico pueden manejarse desde 5 V, los MOSFET de nivel no lógico generalmente se especifican para ser manejados desde al menos 8-10 V) . Pero para la conducción de alta frecuencia, la compuerta también debe cargarse y descargarse razonablemente rápido, y en caso de MOSFET de potencia activados y desactivados, decenas o cientos de miles por segundo que necesitan un controlador capaz de enviar corriente de conducción en el orden de los Amps. Una salida de MCU simplemente no es poderosa para esto, por lo que el voltaje de la compuerta no hará la transición lo suficientemente rápido, y el MOSFET pasará la mayor parte de su tiempo en algún lugar entre los estados completamente abierto y completamente cerrado. La solución es usar un controlador MOSFET entre el pin GPIO y la puerta MOSFET. También necesitará una fuente de alimentación adecuada para el controlador MOSFET, en el rango de 8..12V, para este tipo de MOSFET. Puede reemplazar el MOSFET con un MOSFET de nivel lógico, luego puede usar su suministro de 5V, pero aún necesitará un controlador MOSFET.