Ένας πιεζοηλεκτρικός μετατροπέας είναι μια συσκευή που μετατρέπει έναν τύπο ενέργειας σε έναν άλλο εκμεταλλευόμενος τις πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες ορισμένων κρυστάλλων ή άλλων υλικών. Όταν ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό υπόκειται σε τάση ή δύναμη, δημιουργεί ηλεκτρικό δυναμικό ή τάση ανάλογη με το μέγεθος της δύναμης. Αυτό καθιστά αυτόν τον τύπο μορφοτροπέα ιδανικό ως μετατροπέα μηχανικής ενέργειας ή δύναμης σε ηλεκτρικό δυναμικό.
Η υψηλή ευαισθησία των πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων τους καθιστά χρήσιμους σε μικρόφωνα, όπου μετατρέπουν την ηχητική πίεση σε ηλεκτρική τάση, σε ζυγοστάθμιση ακριβείας, σε επιταχυνσιόμετρα και ανιχνευτές κίνησης και ως γεννήτριες και ανιχνευτές υπερήχων. Χρησιμοποιούνται επίσης σε μη καταστροφικές δοκιμές, στη δημιουργία υψηλών τάσεων και σε πολλές άλλες εφαρμογές που απαιτούν την ακριβή αίσθηση κίνησης ή δύναμης.
Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο λειτουργεί επίσης αντίστροφα, καθώς μια τάση που εφαρμόζεται σε ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό θα προκαλέσει το υλικό αυτό να λυγίσει, να τεντωθεί ή με άλλο τρόπο να παραμορφωθεί. Αυτή η παραμόρφωση είναι συνήθως πολύ μικρή και ανάλογη με την εφαρμοζόμενη τάση, και έτσι το αντίστροφο αποτέλεσμα προσφέρει μια μέθοδο κίνησης ακριβείας στη μικροκλίμακα. Ένας μετατροπέας μπορεί, επομένως, να χρησιμοποιηθεί ως ενεργοποιητής για την ακριβή ρύθμιση λεπτών οπτικών οργάνων, λέιζερ και μικροσκοπίων ατομικής δύναμης.
Αυτές οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο ως αισθητήρες όσο και ως ενεργοποιητές, επομένως αναφέρονται ως μετατροπείς, ένας όρος που εφαρμόζεται σε κάθε συσκευή που μπορεί να μετατρέψει μια μορφή ενέργειας σε άλλη. Ως αποτέλεσμα, τόσο οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες όσο και οι πιεζοηλεκτρικοί ενεργοποιητές εμπίπτουν σε αυτόν τον τίτλο. Ο αισθητήρας μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρικό δυναμικό και ο ενεργοποιητής μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική δύναμη ή κίνηση.
Η τάση που παράγεται από τους πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς μπορεί να είναι αρκετά υψηλή, συχνά σε χιλιάδες βολτ, αλλά είναι σύντομη και εμφανίζεται μόνο όταν το υλικό παραμορφωθεί αρχικά. Αυτό τα καθιστά χρήσιμα σε ηλεκτρονικούς αναπτήρες τσιγάρων και αναφλεκτήρες με κουμπιά για σειρές αερίου και ψησταριές. Σε αυτές τις εφαρμογές, το πάτημα ενός κουμπιού ενεργοποιεί ένα μικρό σφυρί με ελατήριο, το οποίο χτυπά ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό και δημιουργεί μια τάση επαρκή για να προκαλέσει ένα ηλεκτρικό τόξο να μεταπηδήσει μεταξύ των εκτεθειμένων ηλεκτροδίων του αναφλεκτήρα.
Αρχικά θεωρήθηκε ότι ήταν ιδιότητα μόνο συγκεκριμένων τύπων κρυστάλλων όπως ο χαλαζίας και το τοπάζι, η πρόοδος στην επιστήμη των υλικών είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πολυμερών και κεραμικών που παρουσιάζουν επίσης πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες. Στην πραγματικότητα, το πιο κοινό πιεζοηλεκτρικό υλικό που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή είναι το τεχνητό κεραμικό ζιρκονικό μόλυβδο τιτανικό, γνωστό ως PZT. Αυτό το υλικό έχει την ικανότητα να παρέχει διπλάσια τάση από χαλαζία υπό μια δεδομένη δύναμη.
Αυτοί οι μορφοτροπείς είναι απλοί, αξιόπιστοι και πολύ στιβαροί, και έτσι βρίσκουν ευρεία χρήση στη βιομηχανία, την ιατρική και την αεροδιαστημική εργασία. Δεν επηρεάζονται από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία και έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπου οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες θα αποτύγχανε. Είναι σταθερά σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, αλλά μπορεί να επηρεαστούν από τη μακροχρόνια χρήση ως υψηλές θερμοκρασίες.