Piezoelektrik etkisi, fiziksel strese maruz kalmaları durumunda elektrik alanı veya akım üretecekleri bazı kristallerin benzersiz bir özelliğidir. Aynı etki, kristal üzerinde dayatılan bir elektrik alanının yapısını zorlayacağı ters yönde de görülebilir. Piezoelektrik etkisi, çok çeşitli sensör ve devre uygulamalarında kullanılan elektrik bileşenleri olan dönüştürücüler için önemlidir. Fenomenin elektro-mekanik cihazlardaki uygulamalar için çok yönlülüğüne rağmen, 1880'de keşfedildi, ancak yaklaşık bir buçuk yüzyıl sonrasına kadar yaygın bir kullanım bulamadı. Piezoelektrik etki sergileyen kristal yapıların tipleri arasında, kNaC4H4O6 4H2O kimyasal formülü ile bir tür potasyum tuzu olan kuvars, topaz ve Rochelle tuzu bulunur.
Karısı Marie ile radyasyon araştırması için fizik dalında 1903 Nobel Ödülü'nü kazanmasıyla ünlü olan Pierre Curie, 1880'de kardeşi Jacques Curie ile piezoelektrik etkiyi keşfetmesiyle tanınır. Kardeşler o zamanlar ters piezoelektrik etkiyi keşfetmedi. Bununla birlikte, elektrik kristalleri deforme ettiğinde Fransız-Fransız bir fizikçi olan Gabriel Lippmann, ilk deneysel elektrokardiyografi (ECG) makinesinin çalışmasının merkezinde bir cihaz olan 1883'te Lippmann elektrometresinin icat edilmesine yol açan ertesi yıl ters etki keşfi ile kredilendirildi.
Piezoelektrik efektleri, çok düşük akım seviyeleriyle sıklıkla binlerce volt elektrik enerjisi potansiyel farkı oluşturma özelliğine sahiptir. Bu, küçük piezoelektrik kristallerini bile gaz fırınları gibi ateşleme ekipmanlarında kıvılcım çıkarmaya yarayan nesneler haline getirir. Piezoelektrik kristallerin diğer yaygın kullanımları arasında mikroskoplarda, yazıcılarda ve elektronik saatlerde hassas hareketleri kontrol etmek yer alır.
Piezoelektrik etkisinin gerçekleştiği işlem, bir kristal kafesin temel yapısına dayanır. Kristaller genellikle negatif ve pozitif yüklerin kristal kafesin sert düzlemleri boyunca birbirini kesin olarak iptal ettiği bir yük dengesine sahiptir. Bir kristal için fiziksel stres uygulanarak bu yük dengesi kesildiğinde, enerji kristal yükünde bir akım yaratarak elektrik yükü taşıyıcıları tarafından aktarılır. Tersine piezoelektrik etkisiyle, kristala harici bir elektrik alan uygulamak nötr şarj durumunu dengesizleştirir, bu da mekanik gerilmeye ve kafes yapısının hafifçe ayarlanmasına neden olur.
Piezoelektrik etkisi 2011 itibariyle tekelleştirildi ve kuvars saatlerden su ısıtıcı ateşleyicilere, portatif ızgaralara ve hatta bazı çakmaklara kadar her şeyde kullanıldı. Bilgisayar yazıcılarında, minik kristaller, mürekkep akışını engellemek için inkjet uçlarında kullanılır. Onlara bir akım uygulandığında, metin ve görüntüler üretmek için mürekkebin dikkatli bir şekilde kontrol edilen miktarlarda kağıda akmasına izin vererek deforme olurlar.
Piezoelektrik etkisi, saatlerdeki minyatür hoparlörler için ses oluşturmak için ve inşaat ticaretindeki saplama bulucular gibi nesneler arasındaki mesafeleri ölçmek için sonik transdüserlerde de kullanılabilir. Ultrasonik dönüştürücüler ayrıca piezoelektrik kristalleri ve birçok mikrofonu temel alır. 2011 itibariyle, bu teknolojilerin erken formlarında standart kristal olan Rochelle tuzundan daha düşük gerilimler üreten baryum titanat, kurşun titanat veya kurşun zirkonattan yapılmış kristalleri kullanıyorlar.
Piezoelektrik etkisinden 2011 yılına kadar faydalanmak için kullanılan en gelişmiş teknoloji formlarından biri, atomların ve küçük moleküllerin yapısını görsel olarak incelemek için kullanılan taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) olmasıdır. STM nanoteknoloji alanında temel bir araçtır. STM'lerde kullanılan piezoelektrik kristalleri, sadece bir kaç nanometre veya bir metrenin milyarda biri ölçeğinde ölçülebilir hareket üretme yeteneğine sahiptir.
