Кафедра физической электроники появилась на факультете (ныне институте) физики в 1963 году. Первым руководителем и ее фактическим создателем был доктор физико-математических наук, профессор Иоганн Моисеевич Бронштейн.

И.М. Бронштейн являлся специалистом в нескольких областях физики. Работая в Главной геофизической обсерватории Красной Армии в преддверии и в годы Великой Отечественной войны, он, занимаясь фундаментальными вопросами акустики, принимал участие в разработке звуковых локаторов, которые в годы войны эффективно использовались для борьбы с вражеской авиацией, а в блокадном Ленинграде в 1941 г. он защитил свою кандидатскую диссертацию. Наш университет лучше знает его как крупного специалиста в области физики поверхности.

На кафедре физической электроники было организовано 4 научные лаборатории: эмиссионной электроники, физики плазмы, физики высокоомных полупроводников и физики диэлектриков, возглавляемые такими крупными специалистами, как В.А. Извозчиков, Г.А. Бордовский, Б.А. Тазенков, В.М. Гольдфарб. На базе этих лабораторий выросли целые научные школы, известные не только в России, но и во всем мире. Научные разработки сотрудников кафедры внесли огромный вклад в развитие как фундаментальной, так и прикладной науки нашей страны.

Очень многое было сделано в созданной Иоганном Моисеевичем лаборатории эмиссионной электроники. С его легкой руки в нашем институте стали изготавливать сложнейшие сверхвысоковакуумные приборы, аналогов которым не было в мире, разрабатывались и реализовывались уникальные эксперименты и технологии, получившие мировое признание.

В области теории вторично-эмиссионных явлений И.М. Бронштейн до сих пор остается бесспорным мировым авторитетом, а монография И.М. Бронштейна и Б.С.Фраймана «Вторичная электронная эмиссия» остается настольной книгой тех, кто занимается теорией эмиссионных свойств и разработкой электронно-лучевых технологий.

Основные достижения кафедры по исследованию сегнетоэлектрических явлений связаны с именем профессора, доктора физико-математических наук Эрика Викторовича Бурсиана, который возглавил кафедру в 1978 году.

В рамках созданной им лаборатории по изучению физики сегнетоэлектриков было организовано проведение выдающихся экспериментальных работ в этом направления, которые по достоинству были оценены большинством отечественных и зарубежных ученых. При этом и другие научные направления кафедры продолжали активно развиваться. Э.В.Бурсиан активно способствовал созданию и развитию учебных курсов, ориентированных на внедрение компьютерных технологий, обеспечивая им как организационную, так и научно методическую поддержку.

На кафедре также были развернуты масштабные исследования оптоэлектронных процессов в высокоомных неупорядоченных кристаллических и стеклообразных полупроводниках, проводимых в лаборатории высокоомных полупроводников под руководством академика РАО, доктора физ.-мат. наук, профессора Геннадия Алексеевича Бордовского. В частности, одно из основных направлений исследований лаборатории – изучение процессов переноса и накопления зарядов в системе фотоэлектрически активных материалов класса халькогенидных стекол – является современным развивающимся научным направлением решения задач теоретического и практического характера.

С 1998 до 2018 года заведующим кафедрой физической электроники был профессор, доктор физико-математических наук Самуил Давидович Ханин. Под его руководством была создана новая лаборатория компонентов и материалов твердотельной электроники, которая объединилась с лабораторией физики сегнетоэлектриков.Новым направлением научной работы стало исследование электронных процессов в сильно неупорядоченных системах, в частности электронно- и ионно-стимулированных явлений в слоях оксидов переходных металлов а также фазовых переходов «металл — диэлектрик» и «металл-полупроводник» в поликристаллических и аморфных оксидах переходных металлов. Результаты этих исследований находятся на переднем крае физики структурно-разупорядоченных и сильно неоднородных материалов в части представлений о процессах в электронной и атомно-ионной системах и их взаимосвязи.

В 2018 году кафедру возглавил доктор физ.-мат. наук, профессор  Александр Владимирович Колобов. Научные интересы А.В. Колобова включают аморфные и стеклообразные полупроводники, фазопеременные материалы, оптическая и электронная (энергонезависимая) память на фазопеременных материалах, двумерные полупроводники, использование синхротронного излучения для анализа структуры материалов, расчеты из первых принципов. А.В. Колобов автор первой в мировой литературе монографии по двумерным халькогенидам переходных металлов (Springer, 2016).