Ένας ταλαντωτής χαλαζία είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που παράγει ένα σήμα σε συχνότητα που καθορίζεται από έναν κρύσταλλο χαλαζία που σχηματίζεται από πυρίτιο και οξυγόνο. Η πιεζοηλεκτρική ιδιότητα του χαλαζία τον καθιστά έναν πολύ καλό συντονιστή από δεκάδες Kilohertz (KHz) έως εκατοντάδες Megahertz (MHz). Ένας ταλαντωτής κρυστάλλων χαλαζία είναι συνήθως σχεδιασμένος να λειτουργεί μόνο σε μια ενιαία ακριβή συχνότητα. Αυτοί οι ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία σταθερών συχνοτήτων σε κινητά τηλέφωνα, δέκτες Global Positioning System (GPS) και αμφίδρομα ραδιόφωνα. Χρησιμοποιούνται επίσης για ακριβή χρονομέτρηση σε ρολόγια, υπολογιστές και άλλο ηλεκτρονικό εξοπλισμό.
Ένας κρύσταλλος πιεζοηλεκτρικού υλικού όπως ο χαλαζίας μπορεί να αλλάξει ελαφρώς το σχήμα όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα ηλεκτρόδιο στον κρύσταλλο. Μόλις αφαιρεθεί αυτή η τάση, ο κρύσταλλος μπορεί να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα και να δημιουργήσει μια τάση καθώς το κάνει. Ανακαλύφθηκε το 1880 και ονομάζεται πιεζοηλεκτρισμός, αυτή η ιδιότητα είναι κρίσιμη για τη λειτουργία ενός ταλαντωτή. Πειράματα πραγματοποιήθηκαν με διαφορετικά κρυσταλλικά υλικά με την πάροδο του χρόνου και ο πρώτος ταλαντωτής χαλαζία συναρμολογήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1910. Από τη δεκαετία του 1920, οι ταλαντωτές κρυστάλλων χαλαζία χρησιμοποιούνται συχνά σε ρολόγια καθώς και σε ερασιτεχνικό, εμπορικό και στρατιωτικό ραδιοεξοπλισμό.
Όταν ένας ταλαντωτής χαλαζία ενεργοποιείται για πρώτη φορά, το κύκλωμα εισάγει ένα σήμα τυχαίου θορύβου στον κρύσταλλο. Μέρος αυτού του θορύβου θα είναι πάντα στη συχνότητα συντονισμού του κρυστάλλου, η οποία προκαλεί την ταλάντωση του κρυστάλλου. Η τάση που παράγεται από τον κρύσταλλο καθώς αλλάζει σχήμα ενισχύεται από το κύκλωμα ταλαντωτή χαλαζία και τροφοδοτείται πίσω στον κρυσταλλικό συντονιστή. Καθώς αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται, τα σήματα εντός της περιορισμένης ζώνης συχνοτήτων του κρυστάλλου θα γίνονται ισχυρότερα ενώ άλλες συχνότητες θα φιλτράρονται. Μόλις ολοκληρωθεί αυτή η περίοδος «προθέρμανσης», ο ταλαντωτής θα λειτουργεί ακριβώς στη σχεδιασμένη συχνότητά του.
Το σχήμα, το μέγεθος και το κόψιμο ενός κρυστάλλου χαλαζία καθορίζουν πόσο γρήγορα διαστέλλεται και συστέλλεται. Ένας ταλαντωτής χαλαζία μπορεί να λειτουργήσει με αυτόν τον ρυθμό, που ονομάζεται συχνότητα συντονισμού. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε συχνότητα υπερτονικού, η οποία είναι πολλαπλάσιο της συχνότητας συντονισμού. Ενώ οι κρύσταλλοι χαλαζία απαντώνται φυσικά στο περιβάλλον, ένας πολύ μεγάλος αριθμός κατασκευάζεται προκειμένου να αυξηθεί η απόδοση και η παροχή φυσικώς χρησιμοποιήσιμων κρυστάλλων.
Η έξοδος συχνότητας από έναν ταλαντωτή χαλαζία μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους εξωτερικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας και ακόμη και της ξαφνικής επιτάχυνσης. Η ακτινοβολία θα επηρεάσει επίσης τη συχνότητα, είτε είναι από κοσμικές ακτίνες σε ένα διαστημόπλοιο, ακτίνες Χ ή παλμό ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες μπορούν να αντισταθμιστούν με επιπλέον κύκλωμα που παρακολουθεί τις συνθήκες και προσαρμόζει ανάλογα την έξοδο του ταλαντωτή. Ορισμένοι ταλαντωτές χαλαζία περιλαμβάνουν έναν επακριβώς ελεγχόμενο φούρνο με τον κρύσταλλο μέσα για να αντισταθμίσει τις αλλαγές θερμοκρασίας. Οι κρύσταλλοι χαλαζία μπορούν επίσης να «σαρωθούν» ή να σκληρυνθούν έναντι της ακτινοβολίας ψήνοντάς τους σε μια εξειδικευμένη ατμόσφαιρα και ηλεκτρικό πεδίο.