Джеймс Р. Биард

Джеймс Р. Биард
США, изобретатель инфракрасного светодиода GaAs.
Рожденный	Джеймс Роберт Биард ( 1931-05-20 ) 20 мая 1931 г. Париж, Техас , США
Умер	23 сентября 2022 г. (23 сентября 2022 г.) (91 год) МакКинни, Техас , США
Альма-матер	Техасский университет A&M ; Бакалавр 1954 г., магистр 1956 г., доктор философии 1957 г.
Известный	Изобретение первого инфракрасного светодиода
Научная карьера
Поля	Электротехника

Джеймс Роберт Биард (20 мая 1931 — 23 сентября 2022) был американским инженером-электриком и изобретателем, обладателем 73 патентов США . Некоторые из его наиболее значительных патентов включают первый инфракрасный светодиод (LED), оптический изолятор , логические схемы с зажимом Шоттки, кремниевая металлооксидная полупроводниковая постоянная память (MOS ROM), с малым током утечки лавинный фотодетектор и оптоволоконные каналы передачи данных. В 1980 году Биард стал сотрудником Техасского университета A&M в качестве адъюнкт-профессора электротехники. В 1991 году он был избран членом Национальной инженерной академии за вклад в разработку полупроводниковых светодиодов и лазеров, логики с ограничением Шотки и постоянной памяти.

Ранний период жизни

Боб вырос и учился в школе в Париже, штат Техас . Его отец, Джеймс Кристофер «Джимми» Биард из Биардстауна, работал фермером и продавцом продуктов Dr. Pepper в местной компании Dr. Pepper. Мать Боба, Мэри Рут Биар (урожденная Биллс), работала продавцом в розничном магазине Collegiate Shop в центре Парижа. Также она пела в квартетах на свадьбах и похоронах. Когда Боб был ребенком, его педиатр рекомендовал диету, состоящую из перезрелых бананов, тушеных яблок и домашнего сушеного творога в качестве средства от проблем с пищеварением. Будучи продавцом Dr. Pepper, Джимми знал всех владельцев местных продуктовых магазинов, и они приберегали перезрелые бананы для Боба. Мэри готовила творог, помещая непастеризованное молоко в полотенце для чашки и вешая его на веревку для верхней одежды.

В конце концов Джимми стал менеджером местной компании 7-Up и в итоге купил ее у бывшего владельца. Он также продавал подержанные автомобили, работал главным сантехником в Кэмп-Макси (армейский лагерь к северу от Парижа) во время и после Второй мировой войны, а также выполнял сантехнические работы в домах и на предприятиях в районе Парижа. Во время учебы в старшей школе Боб летом работал у своего отца и дежурного пожарного, который также был сантехником, помощником сантехника. Позже Джимми стал заместителем шерифа округа Ламар, штат Техас .

Образование

Биар учился в Парижской средней школе с 1944 по 1948 год. После получения степени младшего специалиста в Парижском колледже в 1951 году он перевелся в Техасский университет A&M в Колледж-Стейшен, штат Техас , где получил степень бакалавра электротехники (июнь 1954 года), степень магистра электротехники (январь 1956 года) и степень доктора философии. Д. Кандидат электротехники (май 1957 г.). Среди стипендий, которые он получил, была премия Доу-Корнинга в 1953–1954 годах, а также стипендии компаний Westinghouse и Texas Power & Light на протяжении всей его аспирантуры. Он также был членом IRE, Eta Kappa Nu , Tau Beta Pi , Phi Kappa Phi и ассоциированным членом Sigma Xi . В 1956-57 годах работал по совместительству преподавателем на курсах бакалавриата по электротехнике. Он также работал неполный рабочий день в качестве помощника инженера-исследователя на Техасской инженерной экспериментальной станции, отвечая за эксплуатацию и обслуживание EESEAC, аналогового компьютера станции. Во время учебы в аспирантуре он также разработал несколько ламповых усилителей постоянного тока. Его докторская диссертация называлась «Дальнейшее исследование электронного умножения напряжений с помощью логарифмов». Будучи студентом Техасского университета A&M, он познакомился со своей женой Амелией Рут Кларк. Они поженились 23 мая 1952 года, а позже переехали в Ричардсон, Техас .

Карьера

Уолтер Т. Матцен (вверху) и Джеймс Р. Биард (внизу) демонстрируют дифференциальный усилитель постоянного тока с малым дрейфом на выставке TI в 1958 году.

Техасские инструменты

Инженеры Texas Instruments в Далласе, штат Техас (начало 1960-х). Слева направо: стоят – Чарльз Фиппс, Джо Уивер; Сидят — Джеймс Р. Биард, Джек Килби , Джеймс Фишер

3 июня 1957 года Биард был нанят вместе со своим бывшим техасским профессором A&M Уолтером Т. «Уолтом» Матценом в качестве инженера в Texas Instruments Inc. в Далласе, штат Техас . В 1957–59 годах в составе отдела исследований и разработок (НИОКР) подразделения полупроводниковых компонентов (SC) Биард работал с Уолтом над разработкой и запатентованием одной из первых схем усилителя постоянного тока с низким дрейфом, использующих транзисторы.

Летом 1958 года компания Texas Instruments наняла Джека Килби (изобретателя интегральной схемы ). По словам Биарда, во время ежегодного двухнедельного летнего закрытия TI: «В то время мы были новичками, поэтому нам приходилось работать, пока остальные были в отпуске. Он часто приходил и разговаривал с нами». Килби является обладателем более 60 патентов США, в том числе двух патентов Биара. Позже Биар заявил: «Я имел удовольствие быть соавтором двух из 60 его патентов. Для меня было честью иметь свое имя рядом с его именем».

GaAs-светодиод Texas Instruments SNX-100 1962 года выпуска в металлическом корпусе транзистора TO-18.

ИК-светодиод Texas Instruments SNX-110 1963 года с куполообразным GaAs-диодом.

В 1959-60 годах Биар сотрудничал с другими инженерами Texas Instruments над проектированием, конструкцией и патентом одного из первых полностью автоматических стендов для тестирования транзисторов, известного как SMART, последовательного механизма для автоматической записи и тестирования. Он также разработал, а позже запатентовал низкочастотный усилитель реактивного сопротивления. с необнаружимым «мерцающим» шумом для сейсмических исследований.

ИК-светодиод GaAs

В 1959 году Биару и Гэри Питтману было поручено работать вместе в Лаборатории исследований и разработок полупроводников (SRDL) над проектом по созданию варакторных диодов GaAs для параметрических усилителей X-диапазона , которые будут использоваться в радиолокационных приемниках. Этот проект также способствовал разработке туннельных диодов GaAs , предназначенных для логических схем, генераторов, усилителей, блоков памяти и других приложений, требующих высокого напряжения и высокой рабочей температуры. 21 марта 1960 года, на открытии Международной конвенции IRE 1960 года, компания TI объявила о выпуске первого варакторного диода GaAs с диффузным переходом, XD500. и серия 1N650 Туннельные диоды GaAs.

В сентябре 1961 года Биар и Питтман обнаружили излучение инфракрасного света от туннельного диода с прямым смещением, который они сконструировали на из арсенида галлия полуизолирующей подложке (GaAs). Используя микроскоп с преобразователем инфракрасного изображения, недавно привезенный из Японии, они обнаружили, что все варакторные и туннельные диоды GaAs, которые они производили в то время, излучали инфракрасный свет. К октябрю 1961 года они продемонстрировали эффективное излучение света и передачу сигналов между излучателем света с pn-переходом GaAs и электрически изолированным полупроводниковым фотодетектором.

8 августа 1962 года Биар и Питтман подали патент, описывающий светодиод с диффузным цинковым pn-переходом и разнесенными катодными контактами, позволяющий эффективно излучать инфракрасный свет при прямом смещении. После четырех лет, потраченных на установление приоритетов своей работы на основе инженерных блокнотов, патентное ведомство США определило их работу до подачи заявок от GE Labs, RCA Research Labs, IBM Research Labs, Bell Labs и Lincoln Labs в Массачусетском технологическом институте . В результате двум изобретателям был выдан патент США № 3 293 513. GaAs для инфракрасного (ИК) светодиода . В большинстве других организованных исследований по поиску светодиодов в то время использовались полупроводники II-VI, такие как сульфид кадмия (CdS) и теллурид кадмия (CdTe), в то время как в патенте Биара и Питтмана использовался арсенид галлия (GaAs), полупроводник III / V. После подачи патента компания TI немедленно начала проект по производству инфракрасных диодов.

26 октября 1962 года компания TI анонсировала первый коммерческий светодиодный продукт — SNX-100. Он продавался по цене 130 долларов за единицу. В SNX-100 использовался чистый кристалл GaAs, излучающий свет с длиной волны 900 нм. Для контакта P-типа использовалось золото-цинк, а для контакта N-типа — сплав олова. TI дала Биару и Питтману по 1 доллару каждому за патент.

В октябре 1963 года компания TI анонсировала первый коммерческий полусферический светодиод SNX-110.

IBM инфракрасные Card Verifier было первым коммерческим устройством, в котором использовались светодиоды . Светодиоды считывателями заменили вольфрамовые лампочки, управлявшие перфокарт . Инфракрасный свет направлялся через отверстия или блокировался картой, что не только значительно уменьшало размер и требуемую мощность, но и повышало надежность. В ноябре 1978 года Том М. Хилтин, бывший технический менеджер компании Texas Instruments, опубликовал книгу под названием «Цифровые электронные часы», в которой он назвал открытие Биара и Гэри Питтманов 1961 года фундаментально важным для создания цифровых наручных часов. смотреть.

В августе 2013 года, вспоминая патент, Биар заявил:

Первые диоды, излучающие свет, которые мы увидели, не были предназначены для использования в качестве светодиодов. Это были варакторные диоды и туннельные диоды, у которых вся поверхность N-типа и поверхность P-типа были покрыты омическими контактами для достижения низкого последовательного сопротивления. В то время варакторные диоды имели выгравированную геометрию мезы, и ИК-излучение выходило по краю мезы. На туннельных диодах свет можно было увидеть по краям чипа. Они излучали не очень много света, но нам его было достаточно, чтобы видеть с помощью микроскопа с преобразователем ИК-изображения. Это побудило нас создать структуру, в которой поверхность чипа N-типа имела разнесенные контакты, поэтому свет, излучаемый на переходе, мог излучаться с большей части верхней поверхности чипа. Гэри сделал эти разнесенные омические контакты N-типа, покрыв металлические провода лужением и сплавив олово на поверхности провода с поверхностью GaAs N-типа. В прямоугольном чипе из GaAs большая часть света, излучаемого на переходе, отражалась на выходной поверхности. Показатель преломления GaAs равен 3,6, а у воздуха – 1,0. Это означает, что ~97% света, излучаемого на переходе, полностью отражается внутри от выходной поверхности. Наивысшая квантовая эффективность, которую можно ожидать от прямоугольного светодиодного чипа, составляет ~2%, даже с просветляющим покрытием на оптической выходной поверхности. Эта проблема полного внутреннего отражения привела нас к созданию полусферического купольного светодиода. В этом диоде подложка GaAs N-типа имеет форму полусферы, а полусферическая поверхность покрыта просветляющим покрытием (предпочтительно из нитрида кремния) для минимизации отражения от передней поверхности. ПН-переход светодиода находится в центре плоской грани полусферы. Центральная область П-типа закрыта анодным омическим контактом. Катодный омический контакт имел форму бублика, закрывавшего большую часть оставшейся плоской поверхности полусферы N-типа. Сделав диаметр полусферы в 3,6 раза больше диаметра слоя P-типа, весь свет на выходной поверхности полусферы оказался внутри критического угла полного внутреннего отражения. Это привело к огромному увеличению квантовой эффективности, поскольку до 50% света, излучаемого на переходе, могло выйти из чипа на полусферической выходной поверхности. Другая половина света направлялась к омическому контакту P-типа и поглощалась GaAs. Поглощение в более толстом GaAs N-типа между поверхностью перехода и выходной поверхностью привело к меньшему улучшению квантовой эффективности, чем мы надеялись, однако купольные светодиоды оказались гораздо более эффективными.

Оптический изолятор

Оптоэлектронный мультиплексный переключатель Texas Instruments PEX3002, состоящий из двух кремниевых фототранзисторов, освещаемых одним купольным светодиодом GaAs.

29 ноября 1963 года Биард, Гэри Питтман, Эдвард Л. Бонин и Джек Килби подали патент под названием «Прерыватель фоточувствительного транзистора с использованием светоизлучающего диода». В патенте они описали фототранзисторный прерыватель, состоящий из светодиода, оптически связанного с фоточувствительным кремниевым транзистором с двойным эмиттером . Такая конструкция обеспечивала функцию переключения, при которой переключатель был полностью электрически изолирован от управляющего им светодиода. Транзистор срабатывал в ответ на свет, излучаемый светодиодом, когда на переходе диода генерировался прямой ток смещения. Когда излучаемый свет падал на поверхность транзистора, он поглощался в областях переходов эмиттер-база и база-коллектор, вызывая проводимость транзистора. Этот фотопроводящий транзистор можно было быстро включать и выключать, модулируя интенсивность светодиода на очень высокой частоте с использованием высокочастотного переменного напряжения. До их изобретения полная электрическая изоляция переключающего элемента в прерывателе от источника возбуждения для открытия и закрытия переключающего элемента была невозможна даже за счет использования изолирующих трансформаторов . Использование изолирующих трансформаторов, которые были громоздкими и дорогими, в миниатюрных схемах для разделения источника возбуждения и переключающего элемента приводило к магнитному срабатыванию и пропусканию импульсов из-за трансформатора обмотки емкость . Оптические изоляторы были идеальными, поскольку они очень маленькие и их можно установить на печатную плату. Кроме того, они обеспечивают защиту от чрезмерно высоких напряжений, снижают уровень шума и повышают точность измерений. В марте 1964 года компания TI анонсировала коммерческие устройства-прерыватели на основе патентных обозначений подшипников PEX3002 и PEX3003.

В марте 1965 года компания TI анонсировала оптоэлектронный импульсный усилитель SNX1304, который был задуман и разработан Биардом и Джерри Мерриманом , изобретателями первого портативного цифрового калькулятора. SNX1304 состоял из GaAs-излучателя света с pn-переходом, оптически связанного со интегральной схемой усилителя обратной связи кремниевого фотодетектора. Считается, что это устройство станет первой коммерческой интегральной схемой с оптической связью.

Логические схемы с зажимом Шоттки

Схема транзистора с ограничением Шоттки

В 1964 году Биар разработал линейные трансимпедансные усилители (TIA) для работы с кремниевыми фотодиодами для приема оптических сигналов, генерируемых светодиодами. Когда ток сигнала от кремниевого фотодиода был слишком большим, входной каскад усилителя насыщался и вызывал нежелательные задержки при удалении оптического сигнала. Биар решил эту проблему, подключив кремниевый диод HP Шоттки к переходу коллектор-база входного транзистора . Поскольку диод Шоттки имел меньшее прямое падение, чем PN-переход транзистора, транзистор не насыщался и нежелательное время задержки было устранено. Инженер в соседнем офисе лаборатории SRD занимался разработкой микросхем диодно-транзисторной логики ( DTL ) и тоже столкнулся с проблемами насыщения. Биар решил использовать то, что он узнал об усилителях оптических приемников, и применить это к биполярным логическим схемам.

31 декабря 1964 года Биар подал патент на транзистор Шоттки (патент США US3463975 ), также известный как транзистор с ограничением Шоттки, который состоял из транзистора и внутреннего металло-полупроводникового диода Шоттки. Патент был подан на основе монолитных интегральных логических схем Schottky Clamped DTL с использованием алюминиево-кремниевых диодов Шоттки в коллекторно-базовых переходах транзисторов и на входе для регулировки логических уровней. Диод предотвращал насыщение транзистора, сводя к минимуму прямое смещение на переходе коллектор-база транзистора, тем самым уменьшая инжекцию неосновных носителей до незначительной величины. Диод Шоттки можно было разместить на одном кристалле, он имел компактную конструкцию, не имел накопителя заряда неосновных носителей и работал быстрее, чем обычный переходной диод. Патент Биара был подан до того, как были изобретены схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), однако он был написан достаточно широко, чтобы охватить ТТЛ-ИС с фиксацией Шоттки, использующие платиновые силицидные диоды Шоттки, которые были гораздо более предсказуемыми и технологичными, чем алюминиевые диоды Шоттки, которые он первоначально использовал. использовал. Его патент в конечном итоге улучшил скорость переключения схем с насыщенной логикой, таких как Шоттки-TTL, при низких затратах. В 1985 году за этот патент Биар получил премию Патрика Э. Хаггерти за инновации.

ПЗУ МОС

MOS-декодер двоично-десятичного кода

В середине 1965 года Биард был назначен руководителем оптоэлектронного и МОП-отдела TI в SRDL. В том же году филиал «Опто» разработал устройство, состоящее из монолитной матрицы красных GaP-светодиодов размером 3х5, способной отображать цифры от 0 до 9; однако в устройстве не было средств управления массивом. В сентябре 1965 года Биард и Боб Кроуфорд (из отделения МОП) разработали P-канальную МОП-схему, использующую двоично-десятичные входы для включения соответствующих 15 выходных светодиодных элементов. Схема МОП сработала с первого прохода. 21 марта 1966 года на выставке и съезде IEEE в Нью-Йорке компания TI установила стенд для отображения устройства в виде последней цифры смоделированного высотомера кабины Боинга 707 .

25 июля 1966 года Биард и Кроуфорд подали патент на свое устройство (патент США US3541543 ), получившее название «Двоичный декодер». Это был первый случай, когда память только для чтения была создана с использованием МОП-транзисторов. К концу 1970-х годов устройства MOS ROM стали наиболее распространенным примером энергонезависимой памяти , используемой для хранения фиксированных программ в цифровом оборудовании, таком как калькуляторы и микропроцессорные системы.

В 1986 году TI подала жалобу в Комиссию по международной торговле (ITC), обвинив 19 различных фирм в нарушении тарифного законодательства США путем импорта устройств с динамической оперативной памятью 256 КБ и 64 КБ, что нарушило многочисленные патенты TI, включая патент США 3 541 543. В сентябре 1986 года по запросу Texas Instruments Биард дал показания перед ITC в Вашингтоне; однако судья установил, что фирмы не нарушали патентные права TI.

Лавинные фотодиоды

В 1960-х годах, во время продолжающегося развития технологий, связанных с интегральными схемами , лавинные фотодиоды подвергались воздействию относительно высокого объемного тока утечки , который усиливался лавинным усилением. Ток утечки возникал из-за дырок и электронов, термически генерируемых в устройстве. Этот ток утечки ограничивал использование фотодиода , если только параллельно не использовалось охлаждающее устройство. 15 февраля 1968 года Биард подал патент под названием «Лавинный фотодиод с малым током утечки» (патент США US3534231 ). который представил конструкцию лавинного фотодиода для уменьшения объемных токов утечки без необходимости охлаждения. Конструкция состояла из трех полупроводниковых слоев, расположенных один на другом, с барьерным слоем ниже фоточувствительного перехода в виде обратносмещенного второго перехода. Первые два слоя представляли собой фоточувствительный переход, а третий слой представлял собой заднюю область высоколегированного полупроводника , расположенную на расстоянии от фоточувствительного перехода, меньшем, чем длина диффузии термически генерируемых носителей.

Спектроника

Биард занимал должность вице-президента отдела исследований и разработок спектроники (1976).

В мае 1969 года Биард покинул Texas Instruments и присоединился к Spectronics, Inc., когда компания была основана, в качестве вице-президента по исследованиям. Находясь в Spectronics, Биард работал над дизайном многих своих стандартных продуктов, включая кремниевые фотодиоды, фототранзисторы, устройства фотодарлингтона и светодиоды GaAs. В 1973 году он разработал и запатентовал цилиндрический светодиод с торцевым излучением для эффективного подключения к оптоволоконным пучкам. В 1974 году он работал над разработкой оптических соединителей, используемых в шине данных , разработанной для бортовых авионики систем . Вместе с Дж. Э. Шонфилдом и Р. С. Спиром он совместно изобрел пассивный звездообразный соединитель для использования в оптоволоконных шинах данных. За это время он также спроектировал и установил лабораторию оптических стандартов Spectronics, Inc. и большую часть специального испытательного оборудования для калибровки и оценки компонентов, такого как точечный сканирующий микроскоп, построитель диаграммы направленности и стойки для обжига при постоянной температуре для светодиоды. Он также участвовал в разработке испытательного оборудования для инфракрасных детекторов и в разработке испытательного комплекта для длинноволновых инфракрасных детекторов Spectronics, Inc. Он также руководил исследованиями и разработками фототранзисторов InAs и холодных катодов с PN-переходом. В 1978 году он работал над интегральными схемами, состоящими из драйвера светодиода и приёмника на штыревом диоде, используемых для цифровой оптоволоконной связи .

Ханивелл

Боб играет на губной гармошке на рождественской вечеринке Департамента электротехники Техаса A&M в 2002 году.

Джерри Мерриман (изобретатель первого цифрового портативного калькулятора) и Биард на встрече TI Vets.

В 1978 году Spectronics была приобретена Honeywell . С 1978 по 1987 год Биард работал главным научным сотрудником подразделения оптоэлектроники Honeywell в Ричардсоне, штат Техас . Биард основал Центр проектирования микросхем и датчиков MICROSWITCH и был членом группы планирования датчиков группы компонентов. Он также был представителем группы компонентов в Технологическом совете Honeywell (HTB), который занимался разработкой и передачей технологий во всей корпоративной структуре Honeywell . В обязанности Биарда по разработке продукции входили оптоэлектронные компоненты ( светоизлучающие диоды и фотодетекторы ), оптоволоконные компоненты, модули передатчика и приемника, кремниевые датчики Холла и датчики давления .

В 1987 году Биард стал главным научным сотрудником подразделения Honeywell MICRO SWITCH. Затем в декабре 1998 года он вышел на пенсию только для того, чтобы его снова наняли в качестве консультанта. В качестве консультанта он стал частью команды, разрабатывающей лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором ( VCSEL ). Он также участвовал в обеспечении взаимодействия между подразделением MICRO SWITCH, корпоративной научно-исследовательской лабораторией Honeywell и университетами.

Финисар

В 2006 году Honeywell продала VCSEL группу корпорации Finisar , которая наняла Биара на полставки в качестве старшего научного консультанта в отдел передовых оптических компонентов в Аллене, штат Техас . Работая в Finisar , Биард получил в общей сложности 28 инженерных патентов, связанных с разработкой 850-нм VCSEL и фотодиодов, используемых для высокоскоростной оптоволоконной передачи данных.

7 июня 2014 года Биард принял участие в семинаре Shining Mindz под названием «Знакомьтесь с лагерем изобретателей (LED)». что позволило детям построить схемы, использующие светодиодную технологию для оптической связи и измерений. Дети также смогли сфотографироваться с Биаром и получить его автограф. 15 октября 2014 года Инженерный колледж Техасского университета A&M опубликовал статью под названием «Профессор ECE ведет к Нобелевской премии», в которой основное внимание уделялось изобретению Биара инфракрасного светодиода GaAs и обсуждалась его карьера в области оптоэлектроники .

Выход на пенсию и смерть

В июле 2015 года Биар официально вышел на пенсию, проработав 58 лет в полупроводниковой промышленности. В ноябре 2015 года Технологический центр Эдисона поделился статьей, написанной в соавторстве с Биардом, о разработке светодиодов в Texas Instruments в 1960-х годах. В марте 2016 года журнал Electronic Design взял интервью у Биара о его многочисленных карьерных достижениях.

Биар также был заядлым игроком на губной гармошке . Он выступал в районе Далласа на банкетах, в школах, церквях, больницах, домах престарелых и концертных залах. Его исполнения классических песен были исполнены с помощью нескольких гармоник и музыкальной пилы .

Биар умер 23 сентября 2022 года в возрасте 91 года.

Патенты Биара

• Патент США 3037172 Мультивибратор с модуляцией рабочего цикла , выдан: 29 мая 1962 г.
• Патент США 3046487 «Дифференциальный транзисторный усилитель» , выдан: 24 июля 1962 г.
• Патент США 3061799 Мультивибратор с частотной модуляцией и постоянным рабочим циклом , выдан: 30 октября 1962 г.
• Патент Великобритании 1 017 095 Усилитель электрического реактивного сопротивления , выдан: 31 декабря 1962 г.
• Патент США 3076152 Мультивибратор со стабилизированным рабочим циклом и модуляцией рабочего цикла , выдан: 29 января 1963 г.
• Патент Франции 1 423 624 PN-переходы в качестве бесшумных заделок , выдан: 29 ноября 1965 г.
• Патент США 3235802 « Программируемое устройство для автоматического и последовательного выполнения множества испытаний транзистора» , выдан: 15 февраля 1966 г.
• Патент США № 3242394 « Переменный резистор напряжения» , выдан: 22 марта 1966 г.
• Патент Германии № 1214792 «Устройства для измерения электрических свойств полупроводников» , выдан: 21 апреля 1966 г.
• Патент США № 3 293 513 Полупроводниковый излучающий диод , выдан: 20 декабря 1966 г.
• Патент США 3304430 Высокочастотное электрооптическое устройство, использующее фоточувствительные и фотоэмиссионные диоды , выдан: 14 февраля 1967 г.
• Патент США 3304431 «Прерыватель фоточувствительного транзистора с использованием светоизлучающего диода» , выдан: 14 февраля 1967 г.
• Патент США 3315176 Изолированный дифференциальный усилитель , выдан: 18 апреля 1967 г.
• Патент США 3316421 Низкочастотный усилитель реактивного сопротивления, включающий как повышающее преобразование, так и усиление с отрицательным сопротивлением и регулировкой усиления . Выдан: 25 апреля 1967 г.
• Патент США № 3321631 «Электрооптическое переключающее устройство» , выдан: 23 мая 1967 г.
• Патент США 3341787 «Лазерная система с накачкой полупроводниковым излучающим диодом» , выдан: 12 сентября 1967 г.
• Патент США 3359483 «Регулятор высокого напряжения» , выдан: 19 декабря 1967 г.
• Патент Германии № 1,264,513 Электрический прерыватель, содержащий фоточувствительные транзисторы и светоизлучающий диод , выдан: 28 марта 1968 г.
• Патент США № 3 413 480 «Электрооптическое транзисторное коммутационное устройство» , выдан: 26 ноября 1968 г.
• Патент США № 3436548 «Комбинация светоизлучателя с PN-переходом и фотоэлемента с электростатическим экранированием» , выдан: 1 апреля 1969 г.
• Патент США 3 445 793 Высокочастотная полосовая линия передачи , выдан: 20 мая 1969 г.
• Патент Великобритании 1154892 «Полупроводниковые приборы» , выдан: 11 июня 1969 г.
• Патент США 3456167 Полупроводниковое устройство оптического излучения , выдан: 15 июля 1969 г.
• Патент США 3 463 975 «Унитарное полупроводниковое высокоскоростное переключающее устройство с использованием барьерного диода» , выдан: 26 августа 1969 г.
• Патент США 3495170 «Метод косвенного измерения удельного сопротивления и концентрации примесей в полупроводниковом теле, включая эпитаксиальную пленку» , выдан: 10 февраля 1970 г.
• Патент США 3510674 «Малошумящий усилитель реактивного сопротивления» , выдан: 5 мая 1970 г.
• Патент США 3,534,231 Лавинный фотодиод с малым током утечки , выдан: 13 октября 1970 г.
• Патент США 3 534 280 Оптотермальный аудиоусилитель , выдан: 13 октября 1970 г.
• Патент США 3541543 Двоичный декодер , выдан: 17 ноября 1970 г.
• Патент США 3821775 «Структура светового излучателя GaAs с краевой эмиссией» , выдан: 28 июня 1974 г.
• Патент США № 3838439 «Фототранзистор с заглубленным основанием» , выдан: 24 сентября 1974 г.
• Патент США 4 400 054 «Пассивный оптический соединитель» , выдан: 22 января 1982 г.
• Патент США № 4371847 «Линия передачи данных » , выдан: 1 февраля 1983 г.
• Патент США 4 529 947 « Устройство для входного усилительного каскада» , выдан: 16 июля 1985 г.
• Патент США 4 545 076 «Линия передачи данных» , выдан: 1 октября 1985 г.
• Патент США № 4661726, использующий полевой транзистор в режиме обеднения, работающий в области триода, и полевой транзистор в режиме обеднения, работающий в области насыщения . Выдан: 28 апреля 1987 г.
• Патент США 5,148,303 Волоконно-оптический датчик линии задержки , выдан: 15 сентября 1992 г.
• Патент США 5,572,058 Устройство на эффекте Холла, сформированное в эпитаксиальном слое кремния, для измерения магнитных полей, параллельных эпитаксиальному слою , Выдан: 5 ноября 1996 г.
• Патент США 5,589,935 Датчик мутности с возможностью регулирования интенсивности источника света , выдан: 31 декабря 1996 г.
• Патент США № 5,764,674 « Ограничение тока для поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором» , выдан: 9 июня 1998 г.
• Патент США № 5893722 «Изготовление поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором и ограничением тока» , выдан: 13 апреля 1999 г.
• Патент США 6,558,973 Метаморфический длинноволновый высокоскоростной фотодиод , выдан: 6 мая 2003 г.
• Патент США 6,816,526 Имплантат направляющей усиления в оксидном поверхностно-излучающем лазере с вертикальной полостью , выдан: 9 ноября 2004 г.
• Патент США 6,949,473 «Способы выявления и удаления мертвой зоны, вызванной оксидами, в структуре полупроводникового устройства» , выдан: 27 сентября 2005 г.
• Патент США 6990135 «Распределенный брэгговский отражатель для оптоэлектронных устройств» , выдан: 24 января 2006 г.
• Патент США 7009224 Метаморфический длинноволновый высокоскоростной фотодиод , выдан: 7 марта 2006 г.
• Патент США 7 015 557 Элемент Холла с сегментированной пластиной поля , выдан: 21 марта 2006 г.
• Патент США 7 031 363 «Обработка устройства VCSEL с длинной волной» , выдан: 18 апреля 2006 г.
• Патент США 7 061 945 VCSEL, фазовый фильтр с преобразованием режима и улучшенными характеристиками , выдан: 13 июня 2006 г.
• Патент США № 7 065 124 VCSEL, сконструированный с помощью электронного сродства , выдан: 20 июня 2006 г.
• Патент США 7 095 771 «Поврежденная имплантатом оксидная изолирующая область в поверхностно-излучающем лазере с вертикальным резонатором» , выдан: 22 августа 2006 г.
• Патент США 7 184 455 «Зеркала для уменьшения эффектов спонтанного излучения в фотодиодах» , выдан: 27 февраля 2007 г.
• Патент США 7,190,184 «Системы для прожига электронных устройств на уровне пластин» , выдан: 13 марта 2007 г.
• Патент США 7 205 622 «Вертикальное устройство на эффекте Холла» , выдан: 17 апреля 2007 г.
• Патент США 7 229 754 «Сенсинговый ионный каскад, запускаемый фагом (септический) , выдан: 12 июня 2007 г.
• Патент США 7,251,264 Распределенный брэгговский отражатель для оптоэлектронных устройств , выдан: 31 июля 2007 г.
• Патент США 7 277 463 «Встроенное светоизлучающее устройство и фотодиод с омическим контактом» , выдан: 2 октября 2007 г.
• Патент США 7 324 575 «Линза с отражающей поверхностью» , выдан: 29 января 2008 г.
• Патент США 7,346,090 Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором, включая канавку и изоляцию протонного имплантата , выдан: 19 марта 2008 г.
• Патент США 7 366 217 «Оптимизация отражательной способности зеркала для уменьшения спонтанного излучения в фотодиодах» , выдан: 29 апреля 2008 г.
• Патент США 7 403 553 « Поглощающие слои для уменьшения эффектов спонтанного излучения во встроенном фотодиоде» , выдан: 22 июля 2008 г.
• Патент США 7 418 021 «Оптические апертуры для уменьшения спонтанного излучения в фотодиодах» , выдан: 26 августа 2008 г.
• Патент США 7 662 650 «Обеспечение фотонного контроля над полупроводниковыми устройствами на пластинах» , выдан: 16 февраля 2010 г.
• Патент США 7,700,379 «Методы проведения прижига электронных устройств на уровне пластины» , выдан: 20 апреля 2010 г.
• Патент США 7,709,358 «Встроенное светоизлучающее устройство и фотодиод с омическим контактом» , выдан: 4 мая 2010 г.
• Патент США 7,746,911 «Геометрическая оптимизация для уменьшения спонтанных излучений в фотодиодах» , выдан: 29 июня 2010 г.
• Патент США 7,801,199 Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором и фотодиодом с уменьшенным спонтанным излучением , выдан: 21 сентября 2010 г.
• Патент США 7 826 506 Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором и множеством контактов на верхней стороне . Выдан: 2 ноября 2010 г.
• Патент США 7,860,137 Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором и нелегированным верхним зеркалом , выдан: 28 декабря 2010 г.
• Патент США 7 920 612 « Светоизлучающее полупроводниковое устройство, имеющее электрический барьер вблизи активной области» , выдан: 5 апреля 2011 г.
• Патент США 8 031 752 VCSEL, оптимизированный для высокоскоростной передачи данных , выдан: 4 октября 2011 г.
• Патент США 8,039,277 «Обеспечение текущего контроля над полупроводниковыми устройствами на пластинах с использованием наложенных рисунков» , выдан: 18 октября 2011 г.
• Патент США № 8,129,253 «Обеспечение текущего контроля над полупроводниковыми устройствами на пластинах с использованием траншей» , выдан: 6 марта 2012 г.
• Патент США 8,168,456 Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором и нелегированным верхним зеркалом , выдан: 1 мая 2012 г.
• Патент США 8,193,019 Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором и множеством контактов на верхней стороне , выдан: 5 июня 2012 г.
• Патент США 8637233 Устройство и способ идентификации микробов и подсчета микробов и определения чувствительности к противомикробным препаратам , Выдан: 28 января 2014 г.
• Патент США 9,124,069 Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором и нелегированным верхним зеркалом , выдан: 1 сентября 2015 г.
• Патент США 9 318 639 Лавинный фотодиод на основе арсенида галлия , выдан: 19 апреля 2016 г.

Публикации

За свою техническую карьеру Биар опубликовал более двух десятков технических статей и сделал примерно столько же неопубликованных докладов на крупных технических конференциях. Он также разработал недельный семинар по оптоволоконной передаче данных, который он проводил пять раз. Его документы включают в себя:

• WT Matzen и JR Biard, «Дифференциальный усилитель обеспечивает стабильность постоянного тока», Electronics журнал , Vol. 32, № 3, стр. 60–62; 16 января 1959 года.
• Дж. Р. Биард и В. Т. Матцен, «Аспекты дрейфа в низкоуровневых транзисторных схемах с прямой связью», Отчет Национальной конвенции IRE 1959 г. (Часть 3), стр. 27–33; Март 1959 года.
• Дж. Р. Биард, «Низкочастотный усилитель реактивного сопротивления», Международная конференция IEEE по твердотельным схемам, 1960 г., Vol. 3, стр. 88–89; Февраль 1960 года.
• Э. Л. Бонин и Дж. Р. Биар, «Последовательное сопротивление туннельных диодов», Труды IRE, Vol. 49, № 11, стр. 1679; Ноябрь 1961 года.
• Э. Л. Бонин и Дж. Р. Биард, "Измерение последовательного сопротивления туннельных диодов", Solid-State Design, Vol. 3, № 7, стр. 36–42; Июль 1962 года.
• JR Biard и SB Watelski, "Оценка эпитаксиальных пленок германия", Журнал Электрохимического общества, Vol. 109, стр. 705–709; Август 1962 года.
• Дж. Р. Биард, Э. Л. Бонин, В. Н. Карр и Дж. Е. Питтман, «Инфракрасный источник GaAs», Международная конференция по электронным устройствам, 1962 г., Вашингтон, округ Колумбия, Vol. 8, стр. 96; Октябрь 1962 года.
• Дж. Р. Биард, «Низкочастотный реактивный усилитель», Труды IEEE, Vol. 51, № 2, стр. 298–303; Февраль 1963 года.
• Дж. Р. Биард, Э. Л. Бонин, В. Н. Карр и Дж. Е. Питтман, «Инфракрасный источник GaAs для оптоэлектронных приложений», Международная конференция IEEE по твердотельным схемам, 1963 г., том 6, стр. 108–109; Февраль 1963 года.
• Дж. Р. Биард, Э. Л. Бонин, В. Н. Карр и Дж. Е. Питтман, «Инфракрасный источник GaAs», Транзакции IEEE на электронных устройствах, Vol. 10, № 2, стр. 109–110; Март 1963 года.
• Дж. Р. Биард, «Лазеры на PN-переходе GaAs», семинар по твердотельной электронике, Стэнфордский университет; 7 мая 1963 года.
• Дж. Р. Биард и В. Н. Карр, «Температурные эффекты и модификация в инжекционных лазерах GaAs», Конференция по исследованию устройств, Университет штата Мичиган; Июнь 1963 года.
• Дж. Р. Биард и В. Н. Карр, «Характеристики инжекционных лазеров», Бостонское собрание AIME; 26 августа 1963 года.
• Дж. Р. Биард, В. Н. Карр и Б. С. Рид, «Анализ GaAs-лазера», Труды Металлургического общества AIME, Vol. 230, стр. 286–290; Март 1964 года.
• Дж. Р. Биард, «Оптоэлектронные функциональные электронные блоки», промежуточный инженерный отчет № 04-64-20, Texas Instruments Inc., Даллас, Техас; 27 марта 1964 года.
• В. Н. Карр и Дж. Р. Биард, «Обычное появление артефактов или «призрачных» пиков в спектрах инжекционной электролюминесценции полупроводников», Journal of Applied Physics, Vol. 35, № 9, стр. 2776–2777; Сентябрь 1964 года.
• В. Н. Карр и Дж. Р. Биард, «Спектр оптической генерации для механизма термоинжекции электронов в диодах GaAs», Журнал прикладной физики, Vol. 35, № 9, стр. 2777–2779; Сентябрь 1964 года.
• Дж. Р. Биард, Дж. Ф. Лизер и Б. С. Рид, «Характеристики диодов с защитным кольцом GaAs», IEEE Trans. по электронным устройствам, Конференция по исследованию твердотельных устройств, Vol. ЭД-11, № 11, стр. 537; Ноябрь 1964 года.
• Дж. Р. Биард, Э. Л. Бонин, В. Т. Мацен и Дж. Д. Мерриман, «Оптоэлектроника в применении к функциональным электронным блокам», Труды IEEE, Том: 52, №: 12, стр. 1529–1536; Декабрь 1964 года.
• Дж. Р. Биард, «Снижение квантовой эффективности в GaAs-излучателях света», Конференция по исследованию твердотельных устройств, Принстон, Нью-Джерси; 21–23 июня 1965 г.
• Дж. Р. Биар и Э. Л. Бонин, «Что нового в полупроводниковых излучателях и датчиках», «Электроника» Журнал , Vol. 38, № 23, стр. 98–104; Ноябрь 1965 года.
• Дж. Р. Биард, Дж. Ф. Лизер и Г. Е. Питтман, «Деградация квантовой эффективности в GaAs-излучателях света», GaAs: Материалы симпозиума 1966 г. (Reading England), Институт физики и физического общества, стр. 113–117; Сентябрь 1966 года.
• Дж. Р. Биард и В. Н. Шонфилд, «Высокочастотный кремниевый лавинный фотодиод», Международная конференция по электронным устройствам, 1966 г., Vol. 12, стр. 30; Октябрь 1966 года.
• Д.Т. Винго, Дж.Р. Биард и Х. Фледел, «Осветитель местности на основе арсенида галлия», IRIS Proc., Vol. 11, № 1, стр. 91–96; Октябрь 1966 года.
• Дж. Р. Биард и В. Н. Шонфилд, «Модель лавинного фотодиода», IEEE Trans. об электронных устройствах, Vol. ЭД-14, № 5, стр. 233–238; Май 1967 года.
• Дж. Р. Биард и К. Л. Эшли, «Отклик оптического микрозонда GaAs-диодов», IEEE Trans. об электронных устройствах, Vol. ЭД-14, № 8, стр. 429–432; Август 1967 года.
• У. Н. Шонфилд, Дж. Р. Биард и Д. У. Бун, «Германиевый лавинный фотодетектор для 1,06 микрона», Международная конференция по электронным устройствам, Вашингтон, округ Колумбия; Октябрь 1967 года.
• Дж. Р. Биард и Х. Стрэк, «Эра света GaAs на подходе», Electronics журнал , Vol. 40, № 23, стр. 127–129; 13 ноября 1967 года.
• Дж. Р. Биард, «Оптоэлектронные аспекты авиационных систем», Итоговый технический отчет AFAL-TR-73-164, Контракт ВВС № F33615-72-C-1565, AD0910760; Апрель 1973 года.
• Дж. Р. Биард и Л. Л. Стюарт, «Оптоэлектронная шина данных», Рекомендация симпозиума IEEE по электромагнитной совместимости, IEEE 74CH0803-7 EMC; Октябрь 1973 года.
• Дж. Р. Биард и Л. Л. Стюарт, «Оптоэлектронная передача данных», Рекомендация симпозиума IEEE по электромагнитной совместимости, стр. 1–11; Июль 1974 года.
• Дж. Р. Биард, «Оптоэлектронные аспекты авиационных систем II», Заключительный технический отчет AFAL-TR-75-45, Контракт ВВС № F33615-73-C-1272, ADB008070; Май 1975 года.
• Дж. Р. Биард и Дж. Э. Шонфилд, «Оптические соединители», промежуточный технический отчет AFAL-TR-74-314, контракт ВВС № F33615-74-C-1001; Май 1975 года.
• Дж. Р. Биард, «Состояние оптоэлектроники», журнал «Дизайн электрооптических систем» , Американский институт лазеров, стр. 16–17; Январь 1976 года.
• Дж. Р. Биард, «Оптоэлектронные устройства, упакованные для применения в оптоволокне», Том 1, Итоговый отчет № TR-2072, Контракт ВВС № N00163-73-C-05444, ADA025905; Апрель 1976 года.
• Дж. Р. Биард и Дж. Э. Шонфилд, «Волоконно-оптическая шина данных MIL-STD-1553», Proc. Конференция AFSC Multiplex Data Bus, Дейтон, Огайо, стр. 177–235; Ноябрь 1976 г.
• Дж. Р. Биард и Дж. Э. Шонфилд, «Широкополосные оптоволоконные каналы передачи данных», окончательный технический отчет AFAL-TR-77-55, контракт ВВС № F33615-74-C-1160, ADB023925; Октябрь 1977 года.
• Дж. Р. Биард, «Передача данных по оптоволокну на короткие расстояния», Международный симпозиум IEEE по схемам и системам, стр. 167–171; 1977.
• Дж. Р. Биард, «Интегральные схемы для цифровой оптической передачи данных», Материалы правительственной конференции по применению микросхем (GOMAC), Монтерей, Калифорния, Vol. 7; Ноябрь 1978 года.
• Дж. Р. Биард, Б. Р. Элмер и Дж. Дж. Геддес, «ИС драйвера светодиода и приемника с выводным диодом для цифровой оптоволоконной связи», Proceedings of SPIE, Vol. 150, Лазерная и волоконно-оптическая связь, стр. 169–174; Декабрь 1978 г.
• Р. М. Колбас, Дж. Аброква, Дж. К. Карни, Д. Х. Брэдшоу, Б. Р. Элмер и Дж. Р. Биард, «Планарная монолитная интеграция фотодиода и предусилителя GaAs», «Applied Physics Letters», том 43, № 9, стр. 821–823; Декабрь 1983 г.
• Б. Хокинс и Дж. Р. Биард, «Низковольтные кремниевые лавинные фотодиоды для оптоволоконной передачи данных», IEEE Trans. по компонентам, гибридам и технологиям производства; Том. 7, № 4, стр. 434–437; Декабрь 1984 г.
• Печальски А., Г. Ли, М. Плагенс, Дж. Р. Биард, Х. Сомаль, В. Беттен и Б. Гилберт, «Реализация умножителя 12 x 12 на вентильной матрице 6k», Материалы правительственной конференции по применению микросхем (GOMAC) ), Сан-Диего, Калифорния, Том. 11, стр. 517; Ноябрь 1986 г.
• Р. Х. Джонсон, Б. В. Джонсон и Дж. Р. Биард, «Унифицированная физическая модель MESFET постоянного и переменного тока для моделирования цепей и моделирования устройств», IEEE Electron Devices Transactions; Сентябрь 1987 года.
• А. Печальски, Г. Ли, Дж. Р. Биард и др., «Матрица вентилей GaAs 6 K с полнофункциональной персонализацией LSI», Honeywell Syst. и Рез. Центр, Страницы: 581 - 590; Апрель 1988 года.
• П. Бьорк, Дж. Ленц, Б. Эмо и Дж. Р. Биард, «Датчики с оптическим питанием для авиационных систем обнаружения электромагнитных помех», Proceedings of SPIE, Vol. 1173, Волоконно-оптические системы для мобильных платформ III, стр. 175–186; Сентябрь 1989 года.
• А. Рамасвами, Дж. П. ван дер Зил, Дж. Р. Биард, Р. Джонсон и Дж. А. Татум, «Электрические характеристики имплантированных протонами лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором», Журнал IEEE по квантовой электронике, Vol. 34, № 11, стр. 2233–2240; Ноябрь 1998 г.
• Дж. К. Гюнтер, Дж. А. Татум, А. Кларк, Р. С. Пеннер, Дж. Р. Биард и др., «Коммерциализация технологии VCSEL компании Honeywell: дальнейшее развитие», Proceedings of SPIE, Vol. 4286, Лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором V, стр. 1–14; Май 2001 года.
• Б. М. Хокинс, Р. А. Хоторн III, Дж. К. Гюнтер, Дж. А. Татум и Дж. Р. Биард, «Надежность VCSEL с оксидной апертурой различного размера», 2002 г. Материалы: 52-я конференция IEEE по электронным компонентам и технологиям, стр. 540–550; Май 2002.
• Дж. А. Татум, М. К. Хиббс-Бреннер, Дж. Р. Биард и др., «За пределами 850 нм: прогресс на других длинах волн и последствия стандарта», Proceedings of SPIE, Vol. 4649, Лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором VI, стр. 1–10; Июнь 2002 года.
• К. С. Шин, Р. Невелс, Ф. Стритер и Дж. Р. Биард, «Фазовращатель линии передачи с электронным управлением», Письма о микроволновых и оптических технологиях, Vol. 40, № 5, стр. 402–406; Март 2004 года.
• Дж. Р. Биард и Л. Б. Киш, «Повышение чувствительности метода обнаружения септических бактерий путем концентрации инфицированных фагом бактерий с помощью постоянного электрического тока», Fluctuation and Noise Letters, Vol. 5, № 2, стр. L153-L158; Июнь 2005 года.
• Х. Чуанг, Дж. Р. Биард, Дж. Гюнтер, Р. Джонсон, Г. А. Эванс и Дж. К. Батлер, «Простая итеративная модель для VCSEL с удержанием оксида», Международная конференция 2007 г. по численному моделированию оптоэлектронных устройств, стр. 53–54; Сентябрь 2007 г.
• Х. Чуанг, Дж. Р. Биард, Дж. Гюнтер, Р. Джонсон, Г. А. Эванс и Дж. К. Батлер, «Итеративная модель стационарного распределения тока в VCSEL с удержанием оксида», IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 43, № 11, стр. 1028–1040; Ноябрь 2007 г.
• Газула, Д., Дж. К. Гюнтер, Р. Х. Джонсон, Г. Д. Лэндри, А. Н. Макиннес, Г. Парк, Дж. К. Уэйд, Дж. Р. Биард и Дж. А. Татум, «Новые технологии VCSEL в Finisar», Лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором XIV, Vol. 7615, с. 761506. Международное общество оптики и фотоники; Февраль 2010 г.
• Т.М. Окон и Дж.Р. Биард, «Первый практический светодиод», Технологический центр Эдисона; 9 ноября 2015 г.

Награды и почести

В 1969 году Биар был избран пожизненным членом IEEE, отмеченным за «выдающийся вклад в области оптоэлектроники».

В 1985 году он получил премию Патрика Э. Хаггерти за инновации от TI за вклад в проектирование и разработку Schottky Logic.

В 1986 году он был признан почетным выпускником Техасского университета A&M .

В 1989 году он получил премию Honeywell Lund.

В 1991 году он был избран членом Национальной инженерной академии .

В мае 2013 года ему была присвоена степень доктора наук, Honoris Causa , Южного методистского университета .

В сентябре 2013 года он получил награду «Выдающийся выпускник» Парижской средней школы в Париже, штат Техас .