Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι μια μοναδική ιδιότητα ορισμένων κρυστάλλων όπου θα δημιουργήσουν ηλεκτρικό πεδίο ή ρεύμα εάν υποβληθούν σε φυσική καταπόνηση. Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να παρατηρηθεί και αντίστροφα, όπου ένα επιβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο στον κρύσταλλο θα ασκήσει πίεση στη δομή του. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι απαραίτητο για τους μετατροπείς, οι οποίοι είναι ηλεκτρικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών αισθητήρων και κυκλωμάτων. Παρά την ευελιξία του φαινομένου για εφαρμογές σε ηλεκτρομηχανικές συσκευές, ανακαλύφθηκε το 1880, αλλά δεν βρήκε ευρεία χρήση παρά περίπου μισό αιώνα αργότερα. Οι τύποι κρυσταλλικών δομών που παρουσιάζουν το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα περιλαμβάνουν τον χαλαζία, το τοπάζι και το άλας Rochelle, το οποίο είναι ένας τύπος άλατος καλίου με τον χημικό τύπο KNaC4H4O6 4H2O.
Ο Πιερ Κιουρί, ο οποίος είναι διάσημος για το βραβείο Νόμπελ φυσικής το 1903 για έρευνα στην ακτινοβολία με τη σύζυγό του Μαρί, πιστώνεται ότι ανακάλυψε το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο με τον αδελφό του Ζακ Κιουρί το 1880. Οι αδελφοί δεν ανακάλυψαν τότε το αντίστροφο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο , ωστόσο, όπου ο ηλεκτρισμός παραμορφώνει τους κρυστάλλους. Ο Gabriel Lippmann, ένας Γαλλολουξεμβουργιανός φυσικός, πιστώνεται με την ανακάλυψη του αντίστροφου φαινομένου το επόμενο έτος, η οποία οδήγησε στην εφεύρεση του ηλεκτρομέτρου Lippmann το 1883, μια συσκευή στην καρδιά της λειτουργίας του πρώτου πειραματικού ηλεκτροκαρδιογραφικού μηχανήματος (ΗΚΓ).
Τα πιεζοηλεκτρικά φαινόμενα έχουν τη μοναδική ιδιότητα να αναπτύσσουν συχνά χιλιάδες βολτ διαφορά δυναμικού ηλεκτρικής ενέργειας με πολύ χαμηλά επίπεδα ρεύματος. Αυτό καθιστά ακόμη και τους μικροσκοπικούς πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους χρήσιμα αντικείμενα για τη δημιουργία σπινθήρων σε εξοπλισμό ανάφλεξης, όπως φούρνους αερίου. Άλλες κοινές χρήσεις των πιεζοηλεκτρικών κρυστάλλων περιλαμβάνουν τον έλεγχο ακριβών κινήσεων σε μικροσκόπια, εκτυπωτές και ηλεκτρονικά ρολόγια.
Η διαδικασία με την οποία λαμβάνει χώρα το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο βασίζεται στη θεμελιώδη δομή ενός κρυσταλλικού πλέγματος. Οι κρύσταλλοι έχουν γενικά ένα ισοζύγιο φορτίου όπου τα αρνητικά και τα θετικά φορτία αλληλοεξουδετερώνονται ακριβώς κατά μήκος των άκαμπτων επιπέδων του κρυσταλλικού πλέγματος. Όταν αυτή η ισορροπία φορτίου διαταράσσεται με την εφαρμογή φυσικής πίεσης σε έναν κρύσταλλο, η ενέργεια μεταφέρεται από φορείς ηλεκτρικού φορτίου, δημιουργώντας ένα ρεύμα στον κρύσταλλο. Με το αντίστροφο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο, η εφαρμογή ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου στον κρύσταλλο θα εξισορροπήσει την κατάσταση ουδέτερου φορτίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα μηχανική καταπόνηση και ελαφρά αναπροσαρμογή της δομής του πλέγματος.
Από το 2011, το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο έχει μονοπωληθεί ευρέως και χρησιμοποιείται σε οτιδήποτε, από ρολόγια χαλαζία έως αναφλεκτήρες θερμοσίφωνων, φορητές ψησταριές, ακόμη και μερικούς αναπτήρες χειρός. Στους εκτυπωτές ηλεκτρονικών υπολογιστών, οι μικροσκοπικοί κρύσταλλοι χρησιμοποιούνται στα ακροφύσια των inkjet για να εμποδίζουν τη ροή του μελανιού. Όταν εφαρμόζεται ρεύμα σε αυτά, παραμορφώνονται, επιτρέποντας στο μελάνι να ρέει πάνω στο χαρτί σε προσεκτικά ελεγχόμενους όγκους για την παραγωγή κειμένου και εικόνων.
Το πιεζοηλεκτρικό εφέ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ήχου για μικροσκοπικά ηχεία σε ρολόγια και σε ηχητικούς μετατροπείς για τη μέτρηση αποστάσεων μεταξύ αντικειμένων, όπως για ανιχνευτές καρφιών στο εμπόριο κατασκευών. Οι μετατροπείς υπερήχων βασίζονται επίσης σε πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους καθώς και σε πολλά μικρόφωνα. Από το 2011, χρησιμοποιούν κρυστάλλους κατασκευασμένους από τιτανικό βάριο, τιτανικό μόλυβδο ή ζιρκονικό μόλυβδο, οι οποίοι παράγουν χαμηλότερες τάσεις από το άλας Rochelle, που ήταν ο τυπικός κρύσταλλος στις πρώιμες μορφές αυτών των τεχνολογιών.
Μία από τις πιο προηγμένες μορφές τεχνολογίας για την αξιοποίηση του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου από το 2011 είναι αυτή του μικροσκοπίου σάρωσης σήραγγας (STM) που χρησιμοποιείται για την οπτική εξέταση της δομής των ατόμων και των μικρών μορίων. Το STM είναι ένα θεμελιώδες εργαλείο στον τομέα της νανοτεχνολογίας. Οι πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι που χρησιμοποιούνται στα STM είναι ικανοί να παράγουν μετρήσιμη κίνηση σε κλίμακα μόλις μερικών νανομέτρων ή δισεκατομμυριοστών του μέτρου.