К настоящему времени на кафедре БМПЭ сформировалось несколько основных научных направлений. Некоторые из них имеют богатую историю и славные традиции, другие только начинают свой путь… Большинство работ идет при поддержке грантов Минобразования РФ в области фундаментальных исследований и в рамках научно-исследовательских программ "Интеллектуальная собственность высшей школы" и "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники". Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы проводятся сотрудниками кафедры БМПЭ в кооперации с лучшими российскими и мировыми научно-технологическими центрами и объединениями.
Одно из направлений - это научная школа "Влияние глубоких уровней на стабильность и надежность интегральных микросхем", основанная заслуженным деятелем науки и техники РФ, доктором технических наук, профессором Павлом Тимофеевичем ОРЕШКИНЫМ (1920 - 2002) и возглавляемая в настоящий момент доктором физико-математических наук, профессором Татьяной Андреевной ХОЛОМИНОЙ и кандидатом физико-математических наук, доцентом Владимиром Георгиевичем ЛИТВИНОВЫМ.
Необходимость исследований в этой области была вызвана интенсивным развитием микроэлектроники в 1970-х. Требовалось решить проблемы, связанные с повышением надежности приборов и стабильности их работы. На основе глубокого изучения физических процессов в барьерных слоях была разработана новая теория релаксационной спектроскопии глубоких уровней (РСГУ), долговременной релаксации неравновесной проводимости, генерации высокочастотных шумов и др. Под руководством П.Т. Орешкина была разработана методика РСГУ и создан оригинальный резонансный спектрометр. По заказу ряда предприятий и научных центров Москвы и С.-Петербурга были изготовлены и переданы заказчикам уникальные измерительные комплексы.
Значительные успехи были достигнуты в области теоретического и экспериментального изучения релаксационных процессов в электретах и практического применения этих материалов.
Сотрудники кафедры защитили по этой тематике более 20 кандидатских и 1 докторскую диссертаций, приоритет разработок научной школы защищен более чем 30 авторскими свидетельствами, опубликовано в общей сложности более 500 научных трудов. П.Т. Орешкин является автором двух монографий.
Сегодня исследования в этой области продолжаются уже на новом качественном уровне. Измерительные комплексы полностью автоматизированы - управление, измерение и обработка данных происходит с помощью ЭВМ. Объектом исследований стали новые перспективные материалы группы AIIIBV и AIIBVI и квантово-размерные гетероструктуры на их основе, открывающие дорогу в завтрашний день микро- и наноэлектроники.
Еще одно из направлений научной работы кафедры – вторая научная школа "Неупорядоченные полупроводники и их применение", возглавляемая Заслуженным деятелем науки РФ, доктором физико-математических наук профессором Сергеем Павловичем ВИХРОВЫМ.
Поиск новых материалов, способных выдерживать радиационное воздействие, имеющих к тому же низкую стоимость и высокую технологичность, привлек внимание инженеров и ученых к неупорядоченным полупроводникам. Сначала это были халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП), затем аморфные тетраэдрические (аморфный кремний, германий, углерод и др.). Наиболее значительными результатами этой работы стали: разработка теории инверсии типа проводимости в ХСП; разработка электронной теории шнурования тока; разработка матриц ПЗУ и РПЗУ на ХСП и аморфном кремнии; разработка теоретических основ формирования контактных барьеров в неупорядоченных полупроводниках; разработка методов исследований и создание измерительных стендов для контроля основных электрофизических параметров полупроводниковых структур и др.
По этому направлению сотрудниками кафедры защищено более 20 кандидатских диссертаций и 4 докторских. За время существования данного научного направления получено более 20 авторских свидетельств на изобретения и опубликовано свыше 400 научных работ, а также проведено более 30 научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Сегодня эти работы продолжаются в тесном сотрудничестве с ведущими научными и производственными центрами, такими как ФТИ им. Иоффе (С.-Петербург); МЭИ, МГУ, МИЭТ (Москва), институт микроэлектроники РАН (Ярославль) и многими другими. Сфера сотрудничества непрерывно расширяется, в том числе и за пределы России и СНГ.

Самое "молодое" направление научных исследований, проводимых на кафедре БМПЭ, связано с разработкой новых аппаратных и программных средств, а также методики сбора и обработки биосигналов и медицинской информации. Эти исследования проводятся "на стыке" естественных и технических наук, таких как медицина, биология, приборостроение, электроника, вычислительная техника, микро- и нанотехнологии. Развитие этого направления позволяет разрабатывать и производить отечественные приборы и аппараты медицинского назначения, способные по своим потребительским и эксплуатационным свойствам конкурировать с зарубежными аналогами.
Эти исследования направлены на решение важной в сфере разработки биомедицинских систем задачи эффективного использования информационных и компьютерных медико-диагностических средств, особенно для диагностики и предсказания различных заболеваний. Эти работы осуществляются по следующим направлениям:

• - медико-компьютерные системы обработки данных ультразвукового исследования (УЗИ) сердца и рентгеноскопии легких;

• - медико-компьютерные системы для выявления нарушений в деятельности центральной нервной системы (ЦНС) и сердечно-сосудистой системы (ССС);
• - разработка и исследование применения нейросетевых технологий в проектировании интеллектуальных датчиков и преобразователей для получения и преобразования частотно-временных параметров биосигналов с их реализацией на современной микропроцессорной элементной базе, включая ПЛИС.