SONY EFM-117J

Serial No.24456

概要

ソニーEFM-117Jは、FM/MW/SW3バンドのホータブルラジオです。当時ソニーの社員だったノーベル賞受賞者の江崎氏が発見したトンネル効果を応用した、エサキダイオードが使用されたラジオで、FMの高感度を売りにしているラジオです。

ポータブルといっても単2電池が4本直列に入っているほどのサイズで、だいぶ大きめです。ハンドルを含めフロントキャビネットがアルミ無垢で、この部分だけで相当に重く、重厚な作りです。3バンドのラジオですが、特にFMでの高感度をセールスポイントにしています。
エサキダイオードが使用されたラジオは、このラジオのほかには、自動チューニング機能のあるAFM-152の2機種のみになります。無印のEFM-117は北米向けのFM/AM2バンド、EFM-117Jは国内向けの本機種、欧州向けでLWを加えて4バンドのEFM-117Lの3つのバリエーションがあります。
エサキダイオードは、PN説増で形成される半導体素子よりも原理上高速に動作することから、コンピュータ用の素子としての利用や、高周波特性が要求されるところでも活用が期待されていました。このラジオではFMのミキサーに使われています。
世界で最初のFMトランジスタラジオはTFM-151(1958年)から6年経っており、この頃には2SA166などメサ型と言われる高周波性能用よいトランジスタが使われ出したころで、FM帯のフロントエンドとしては十分な性能があったと思います。このラジオはこれらのトランジスタに替えて、エサキダイオードをミキサーに使うことでどれぐらい性能が上がったのかはよくわかりません。
江崎氏がノーベル賞を受賞したのは1973年ですが、エサキダイオードとトンネル効果は発見当時から注目されており、ソニーではエサキダイオードを開発してからすぐに、新技術のシンボル的な扱いをしていました。ソニーは、以前から技術名称をキャッチコピーに使うことが多かったですが、このラジオをエサキダイオードを前面に出したコピーでした。ただ、このラジオが当時のソニーのFMラジオでは、性能が良かったのは確かです。
ほとんどの市販ラジオの同調・局発には、可変コンデンサー(バリコン)とコイルが使用されていますが、このラジオは、FMとMW/SWで別方式になっており、FMはコイルのインダクタンスを可変とする方式が取られています。SW/MWは、通常のバリコンとバーアンテナが使われています
この可変インダクターは、カタログでは「ロータリーディククチューナー」と呼ばれています。C字の1巻のコイルが回転するドラム上に取り付けられており、このドラム上のコイルにブラシを当てて、ドラムを回すことでコイルのインダクタンスを変えるものです。コイルは4連になっており、1つは受信信号の同調、2つが高周波増幅後の同調、もう1つが局発用になっており、3連バリコンのような働きになっています。1960年頃のMWの高周波増幅で使用されている機種がありますが、FMでは見かけません。高感度には寄与しているものと思われます。
このラジオは、電源用の電池とは別に、本体に2.6Vの水銀組電池が内蔵されています。FMのAFCのためのバリキャップにバイアスをかけるために使われています。このラジオのRF周りの電源電圧は4.5V程度ですが、これに上乗せする形になりますが。バリキャップは電圧を上げるほど静電容量の変化率が小さくなっていきますので、普通のバリコンを使ったラジオよりも、コイル容量が大きくコンデンサー容量が小さくなっているので、静電容量のより細かい調整が必要だったのかもしれません。この電池は、同じFMフロントエンド構成のAFM-152Jにも使用されています。
この電池ですが、逆バイアスなので、電圧をかけているだけで電流はほぼ流れないとはいうものの、自己放電もありそうですし、いずれは交換が必要だったのではと思います。この個体ものはすっからかんでした。パソコンやゲームカートリッジにも交換不可の一次電池は使用されていますので、それと同じような感覚だったのかもしれません。
FMとMW/SWで異なった同調方式ととっているため、チューニングのメカは、可変インダクターとバリコンの両方を回しています。また、内部は一般的なラジオと異なり、ブロック別に4つの基板に分割されて、しっかりとしたシールドで囲まれて、FMフロントエンドのブロックを跨ぐには貫通コンデンサーが使われるなど、測定機器のような作りです。ジャック周りにもシールドがつけられています。
FMの高感度を全面に出していますが、MW/SWに180mmというかなり長いバーアンテナを採用しており、SWはロッドアンテナと合わせて、感度・選択度は良いように感じます。体感的には吸い付くようなチューニング感があります。残念ながらFMは修理できなかったため、確認できていません。
この頃はまたモデル番号の最初の数字を表しており、このラジオは11石です。FMのRF増幅と局発には、ソニーのメサ型トランジスタの2SA166x2,AMの局発・ミキサーには2SA122、中間周波増幅は2SA70, 2SA122x3が使用されています。低周波はドライブアンプは2段で2SA379x2, パワーアンプはトランス式のプッシュプルで2SB380x2です。

エサキダイオード

エサキダイオードはトンネルダイオードとも言われ、当時ソニーの社員だった江崎玲於奈氏が発見した、トンネル効果を持つ半導体を利用したダイオードです。当時不良率の高かったトランジスタの歩留まり改善のために、不良品の解析を行う過程で、通常のPN接合とは大きく異なるVI特性をもつものが見つかったことが、発見のきっかけになったそうです。

上のダイオードは、EFM-117Jで使われている1T13です。動作確認のため外したものです。2mmぐらいの立方体に、板状のリード板が付いています。足の長いほうがアノードになります。

トンネル効果は、本来はエネルギー差があり、ある程度の電圧がないと流れない(ゲルマニウムの場合は0.15V程度)pn接合が、極く低い電圧でも電流が流れ始める現象です。高いドープ率で、非常に薄い接合を作ることでこの特性が得られ、この効果は電圧が上がると弱まってしまうため、ピークの後は電圧上昇に伴い電流が減るという、負性抵抗の領域が現れます。さらに電圧が上がると通常のダイオードのように、指数関数的に電流が急に流れ始めます。

通常のpn接合に電流が流れる場合、接合部に形成されている電位障壁が無くなるまで、電荷を貯めていく必要がありますが、トンネル効果は薄い空防層を飛び越えて伝わるため、動作が早い特徴があります。また、負性抵抗を利用して高周波の発振も可能で、高速動作を必要とされるコンピュータへの適用や、FM・VHFを超える高周波数回路への適用が期待されていました。

ソニーだけでなく、他社も追従してトンネルダイオードを製造していました。2端子の素子でスイッチとしての使い勝手が良くなく、トランジスタの技術が進歩して動作が高速になっていったことから、GHzオーダーの発振用等特殊な用途で使用されてきましたが、現在ではほとんど生産されていないようです。

江崎氏がノーベル賞を受賞したのは1973年ですが、1950年代の発見当時からその論文は注目されており、ソニーも技術の象徴的な扱いになっていました。以下の記事は、ソニーが1960年頃に発行した販促用の小冊子からの抜粋ですが、ソニーの技術的な宣伝に使用されています。余談ですが、「2足ながら」が意味不明です。トランジスタが3本からなのかもしれませんが、比較するところはそこじゃないような。

EFM-117Jの感度

このラジオはFM高感度を宣伝でうたっています。エサキダイオードと可変インダクターによって達成されているとなっていますが、それ以外にも、基板は機能別に分割されてしっかり金属ケースでシールドされ、主要部には貫通コンデンサーも使われており、一般向けのラジオでは見ないような仕様です。当時の資料から、この時代の主要機種のスペックをまとめたのが以下の表です。詳細の条件などは不明ですが、最大感度は利得制限感度(@50mW)、実用感度は雑音制限感度を示していると思われます。

実用感度はどの機種も大きく変わらないようですが、最大感度とSN比は確かに良いようです。TFM-116Jはこの頃FMが聴けるラジオとしては一番ハイエンドの機種だったと多いますが、これよりもだいぶ良い値になっています。しかし、2年後発売された次の世代のトランジスタを用いたTFM-110Dと比較すると、その差はあまり大きくないように思います。2SC163はft=430MHz、2SC455-6はft=630MHzということで、高周波性能が向上したためかもしれません。実際、エサキダイオードや可変コンダクターの使用はこの後は続かず、この機種の後継は、外観はそっくりの後継機種のTFM-117Dは、普通うのバリコン+トランジスタのミキサー(2SC45x)が使用されています。

	TFM-116J	EFM-117J	TFM-110	TFM-110D
発売	1963	1964	1965	1966
RF	2SA163	2SA166	2SA163	2SA454
OSC	2SA163	2SA166	2SA163	2SA456
MIX	2SA163	1T13	2SA163	2SA455
最大感度	6dB	-2dB	10dB	3dB
実用感度	10dB	9dB	10dB	11dB
SN比	54dB	66dB	55dB	60dB

仕様

発売:

1964年 (昭和39年)

電源:

単2x4 (6V)

トランジスタ等:

11 TR

音声出力:

480mW(無歪), 830mW(最大) *3

バーアンテナ:

180mm

スピーカー:

80mm x 120mm(楕円), 8Ω *3, 1W

操作部:

電源SW、バンド切り替え(MW/SW/FM)、FM感度切替SW、ボリューム、トーンコントロール、チューニング、ダイヤルライト

表示等:

ボリューム

受信周波数:

MW:: 535 - 1605 kC
SW:: 3.9 - 12 MC
FM:: 76 - 90 MC

ターミナル:

イヤホンx2, AUX IN, DET OUT, MPX OUT

シリーズ:

サイズ:

W250 x H160 x D57 mm (つまみ類含まず)

重量:

1550g

色:

黒

製造:

日本製 *1

価格:

20,000円(現金正価), 21,000円(定価) *2

*1 本体記載 *2 製品のしおり *3 サービスマニュアル

メンテナンス

壊れてはいますがキャリングケース付きで外観は良好で欠品もありませんでした。MW/SWの受信はOKでしたがFMはNGで、電源スイッチとは関係なく電源が入ってしまいます。内部の配線が多い上に余裕のない長さで、修理途中にいつの間にか断線していて、AMも受信できなくなったり、音が出なくなったり、だいぶ苦戦しました。残念ながら、FMは修理することができず、諦めました。

メンテ内容

電源が切れない：電源スイッチが壊れたため、街の電気屋さんか知識のある方が、スイッチをバイパスしていました。スイッチ直近でバイパスするのではなく、別の場所でしたので、気づくのに遅れました。
電源SW不良：近くのダイヤルライトのスイッチ周りにもサビあとがありました。電池からの液漏れではなく、このラジオの左上部分に水か何かをかけてしまったようで、内部が腐食して、接点が消失していました。清掃して銅テープにて接点再形成しました（寿命が心配）。
FM感度切替SW不良：接点はOKなのですが、押し込んでもロックしなくなっています。ラッチを動かずバネのちからが弱くてロックできなくなっていました。バネをつけたまま折り曲げてテンションをかけて、動作OKとなりました
FMの受信NG：いろいろ確認しましたが、結果としてエサキダイオードが不良ということで、修理を断念しました。

メンテ後のコンデション

★★☆☆☆：

肝心要のFMが受信できません。

全般

電源は切れませんが入り、MW, SWは受信しますので、AFとAMのIFまではOKは確認できました。また、別のFMラジオでこのラジオの漏れ局発(88MHz受信時だと77.3MHz)を確認できましたので、局発も大丈夫なようでした。。

全般的に外観は綺麗で、つまみ類も付いていた（トーン用のつまみが欠落しているものが多いようなので）その点は良かったです。

ビス4本で後ろキャビネは簡単に外れます。がっちりとしたシールドがあり、ふつうのラジオとは異なった、計測器のような風体です。

AFCに使われている水銀電池です。60年前の電池ですので当然空っ欠でした。この電池はなくても、周波数はずれますが、受信はするそうです。

シールドを開けた、IF基板の中身です。シールドはテープで固定されています。基板はソケットに差されており、右上のビスを外すと外れます。

低周波ユニットのシールドの中身です。

ダイヤルライトのスイッチ接点です。本来はおそらくは、シャシーの下（ラジオ前側に接着されていたのだと思いますが、シャーシをはずしたら外れてできてました。左右に2カ所電球が入っていますので、コードが2本束ねられてます。

ダイヤルライトのスイッチの場所・取付け方がはよく分からないのですが、接着剤の跡をたよりに、この部分に貼り付けました。動作問題ないようです。

アンテナとダイヤルライトのコード外すとシャーシば分離できます。スピーカー左に、ダイヤルライトのスイッチの接点がついていた後があります。MW, FMのOSCコイル、FMのRFのトラッキングはこちらの麺から調整できるようになっています。

触っているなんだかいろんなところのコードが切れてしまします。基板間の半田付けの接続コードも多いですし、全般にコードの遊びが非常に少ない上に、経年劣化もありそうです。

ダイヤルライトの麦球は2カ所にあります。向かって右側のコードはシャーシには通すスペースが十分でないようで、コードを潰してしまいます。上側を通るようにします。

電源SW

電源が切れないため、電源スイッチを確認しました。

跳ね上げ式のラッチスイッチです。シャーシにビスで固定されています。

スイッチは壊れてはいますが、どちらのポジションでも導通しませんでした。洗浄スプレーを吹いてみましたが、ダメでした。

本体のフレームがしっかり厚い鉄板ですが、なんとか曲げて分解しました。プリント基板でできた接点の片側が錆びて汚れています。

清掃しましたが、腐食でプリント配線が消失してしまっていました。動く側の接点は材質が異なるのか、清掃できれいにになりました。

耐久性に難があるかもしれませんが、銅テープで補修しました。

組み立てですが、コの字にしっかり戻さないと、うまく動作してくれません。スライドする部分の突起と、カム側にある凹みの位置をケーシングに平行に並べないと、解除がうまく動きません。

スイッチは直しましたが、電源が切れない状態でした。回路配線を追っていくと、電池のマイナス端子から、AF基板上のプラス供給部分に直接接続されているコードがありました(黄色いコード、少し太い)。取り外しました。

バンド切替SW, FM感度切替SW

FM用のシグナルジェネレータ、オシロなどが手元ありませんので、シグナルインジェクターと他のFMラジオをトレーサー替わりに使って調べました。FMのIF入力からのインジェクターは通りましたので、それより上流のバンド切替SW・RFユニットに絞られました。

FMが受信できない件でまずはバンド切替スイッチの確認から始めました。IF基板の裏側の、AMフロントエンド基板に一連のバンド切替スイッチがあり、IF基板をどける必要があります。IF基板はビス1本外して引っ張ると外れます。

AMのRF基板のパターン側です。写真右奥から、MW,SW,FMでFMは一番アクセスしにくいところにあります。

AMのRF基板のマウント側です。このスイッチは機械的な部分と接点が分離できる構造になっています。戻す時は3つのスイッチの位置をきちんと合わせる必要があります。念の為、接点洗浄スプレーを隙間から入れます。隙間だらけなので、その点は楽です。

バンド切替スイッチですが、ON/OFFの切替が上下いっぱいではなく、中途半端なところにあります。機械部分と切り離してしまうと接点は最下点まで動かせ、そこはONになっていないことに気が付かず、確認に手間取りました。結果的にはスイッチはOKでした。

FMのローカル・DX切替スイッチは、跳ね上げラッチの跳ね上げ方向のバネが緩くて、押し込んだときにカムが浮いてしまうのが原因でした。

バネを固定しているピンは簡単には外れなさそうでしたので、バネをつけた状態で、ラジオペンチ・時計ドライバー等で、への字型にまげてテンションが掛かるようにしました。動作問題なくなりました。

可変コンダクター

このラジオのFMフロントエンドは独立した基板でシールドにはいっており、RF増幅、局発にそれぞれ1石、ミキサーにエサキダイオードが使われています。通常はバリコン+コイルとの同調・局発になりますが、このラジオはコイル側のインダクタンスを可変する部品をつかっており、この部分もこのシールドに入っています。

後は、RFユニット周りに絞られましたので、ここを外して行きます。このラジオのFMのチューニングには、バリコンではなく、可変インダクターを用いているとのことす。インダクターこのシールド内に取り付けられています。

外したRFユニットです。シールドへの半田付けは、容量の大きなハンダゴテがないと外しにくいので、シールド線は、反対側を外しています。

この機種は、可変インダクターが腐食してダメになっているケースが多いとのことで、コイル側のシールドから外しました。前にビス2本を取ると外れます。コイルはぱっと見は問題なさそうでした

コイルの反対側はひどく腐食していました。振動の緩衝用なのか、ウレタンスポンジが一部に詰められていたようですが、劣化して崩れており、その接触部が腐食していました。スポンジ周辺は機内で結露した水分が乾きにくいため、錆びやすいようです。

コイルユニットは軸受の部分をビンで押さえています。大きなギア側のピンは外しやすく、これを外すとユニットは外れます。

コイルはドーナツ板を切り欠いたC字の形状のです。しっかりとした厚みもあり腐食も進行していないようで、まあまあ綺麗になりました。小さいギア側のピンは板バネのようなものが干渉して、嵌めにくいのです。

軸受を固定しているピンです。

コイルが摺動するブラシ部分です。ここも一部緑青が付着しており清掃しました。

この基板は両面実装になっていますが、こちらは部品の多い側です。シールドを外すには、しっかり盛られたハンダを外す必要があり、出力の高いハンダゴテが必要そうです。

組み上げました。インダクタンスまでは計れませんでしたが、導通は確認してOKです。ブラシ板が6枚ありますが、左から2つ目はギアの部分で接触していません。5つ目は大きなリングがついており、これはコイルになっておらず、各コイルのGND端子になっています。ほか4つは可変インダクターになっています。

エサキダイオード1T13です。トランジスタはRF増幅用の2SA166です。

RF周り

コイルの修理が済みましたので、組み直して動作確認しましたが、相変わらずFM受信しませんでした。局発はOKっぽいので、ミキサー、高周波増幅周りを確認しました。

RFユニットを取り付けたまま、基板側のシールドを外して、トランジスタ周りの電圧チェックを行いましたが、両方とも問題なさそうです。一方、エサキダイオードは、下流側にインジェクターを当てると通りますが、上流側は反応ありませんでした。RF増幅のトランジスタ周りのDC電圧は問題ありませんでした。どうもエサキダイオードがNGのようです。

順方向特性を低電圧から試しましたが導通なしで測定できず、500mVでようやく測定できましたが、グラフはでこぼこで精度は当てないならない領域のようです。500mVで0.8μA程度なので、見かけの抵抗値は600kΩ程度で、ほぼ導通なしでした。一般には、ほぼ0Vから数mA程度は流れる特性があるようで、ダイオード不良のようです。

同等品に限らず、エサキ(トンネル)ダイオード自体の入手が難しい状態で、修理は諦めました。エサキダイオード自体は故障しやすいものではないとのことなのですが、60年経っていますし、使用環境によっては、まあ、壊れることもあるのかもしれません。永久保証のソニーのトランジスタも経年で動作不良になるやつもありますし。

カタログ情報等

製品のしおり

製品のしおり (4JG42, 1964), p12

エサキダイオード FMデラックス・ポータブル

SONY EFM-117J

¥20,000 (¥21,000)

革命的半導体、エサキダイオードを採用、口ータリー・ディスク・チューナーとの組み合せで感度も抜群。低周波回路に計測用トランジスタを存分に使い、あふれるFMの魅力がたっぷり楽しめます。

大きさ 167x300x60mm

重さ 1.6kg

色黒/シルバー

電池単2x4コ

低周波回路に使われているトランジスタは、2SB379、2SB380ですが、この頃の、数100ｍWクラスのAFによく使用されていて、計測用というイメージがありませんでした。

2026/06/30

No.266