Piezoelektrik kristaller, belirli malzemelerin kendilerine uygulanan mekanik strese veya basınca tepki olarak bir elektrik yükü ürettiği, piezoelektriklik olarak bilinen olay yoluyla elektrik üretir. Bu etki, kristalin mekanik enerjiyi (gerilme) elektrik enerjisine (voltaj) dönüştürme yeteneğine dayanmaktadır.
Piezoelektrik kristal mekanik olarak deforme olduğunda veya sıkıştırıldığında, kristal kafes içindeki pozitif ve negatif yüklerin dahili yer değiştirmesine neden olur. Bu yer değiştirme, kristal boyunca potansiyel bir fark yaratarak bir elektrik voltajının oluşmasına neden olur. Tersine, kristal boyunca bir elektrik alanı uygulandığında, mekanik deformasyona neden olabilir, bu da piezoelektrikliğin çift yönlü doğasını gösterir.
Piezoelektrik malzemeler, iyonların asimetrik olarak düzenlendiği benzersiz kristal yapılarından dolayı bu özelliği sergiler. Bu asimetri, mekanik strese veya basınca maruz kaldıklarında elektrik yükü üretmelerine olanak tanır. Yaygın piezoelektrik malzemeler arasında kuvars, Rochelle tuzu ve sensörlerde, aktüatörlerde ve enerji toplama cihazlarında yaygın olarak kullanılan kurşun zirkonat titanat (PZT) gibi çeşitli seramik kristaller bulunur.
Piezoelektrik prensibi, kristalin uygulanan mekanik strese veya basınca tepki olarak bir elektrik yükü üretme yeteneğine bağlıdır. Bu olay, kristalin mekanik zorlanma altında polarizasyonundan kaynaklanır; burada pozitif ve negatif yüklerin yer değiştirmesi, malzeme boyunca ölçülebilir bir voltajla sonuçlanır. Bu özellik, basıncı ölçmek için sensörler, titreşimleri tespit etmek için ivmeölçerler ve mekanik enerjiyi elektrik sinyallerine dönüştürmek için dönüştürücüler dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda piezoelektrik malzemeleri değerli kılar.
Elektrik, mekanik enerjinin doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesi yoluyla bir piezoelektrik cihazdaki basınçla üretilir. Piezoelektrik kristale basınç uygulandığında, kristal kafesinde deformasyona veya gerilime neden olur, bu da malzeme içindeki pozitif ve negatif yüklerin yer değiştirmesine yol açar. Bu yer değiştirme, kristal boyunca bir elektrik potansiyeli farkı yaratır, bu da harici bir devre bağlıysa elektrik akımının akışına neden olur. Bu yetenek, piezoelektrik cihazların mekanik titreşimleri, hareketleri veya basınç dalgalanmalarını kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürmesine olanak tanıyarak onları ayak seslerinden enerji toplama, makinelerdeki titreşimler veya ortamdaki akustik dalgalar gibi uygulamalar için uygun hale getirir.
