En piezoelektrisk givare är en enhet som omvandlar en typ av energi till en annan genom att dra fördel av de piezoelektriska egenskaperna hos vissa kristaller eller andra material. När ett piezoelektriskt material utsätts för stress eller kraft, genererar det en elektrisk potential eller spänning som är proportionell mot kraftens storlek. Detta gör denna typ av givare idealisk som en omvandlare av mekanisk energi eller kraft till elektrisk potential.
Den höga känsligheten hos piezoelektriska givare gör dem användbara i mikrofoner, där de omvandlar ljudtryck till elektrisk spänning, i precisionsbalanser, i accelerometrar och rörelsedetektorer, och som generatorer och detektorer för ultraljud. De används också i oförstörande testning, vid generering av höga spänningar och i många andra tillämpningar som kräver exakt avkänning av rörelse eller kraft.
Den piezoelektriska effekten fungerar också omvänt, genom att en spänning som appliceras på ett piezoelektriskt material kommer att få det materialet att böjas, sträckas eller på annat sätt deformeras. Denna deformation är vanligtvis mycket liten och proportionell mot den pålagda spänningen, så den omvända effekten erbjuder en metod för precisionsrörelse på mikroskalan. En givare kan därför användas som ett manöverdon för exakt justering av fina optiska instrument, lasrar och atomkraftmikroskop.
Dessa enheter kan användas både som sensorer och ställdon, så de kallas givare, en term som används för alla enheter som kan omvandla en form av energi till en annan. Som ett resultat faller både piezoelektriska sensorer och piezoelektriska ställdon under denna rubrik. Sensorn omvandlar mekanisk energi till elektrisk potential och ställdonet omvandlar elektrisk energi till mekanisk kraft eller rörelse.
Spänningen som genereras av piezoelektriska omvandlare kan vara ganska hög, ofta i tusentals volt, men är kortvarig och inträffar endast när materialet först deformeras. Detta gör dem användbara i elektroniska cigarettändare och tryckknappständare för gasspisar och grillar. I dessa applikationer aktiveras en liten fjäderbelastad hammare genom att trycka på en knapp, som slår mot ett piezoelektriskt material och genererar en spänning som är tillräcklig för att få en elektrisk ljusbåge att hoppa mellan tändarens exponerade elektroder.
Ursprungligen ansågs vara en egenskap endast för specifika typer av kristaller som kvarts och topas, framsteg inom materialvetenskap har resulterat i skapandet av polymerer och keramik som också visar piezoelektriska egenskaper. Faktum är att det vanligaste piezoelektriska materialet som för närvarande används är det konstgjorda keramiska blyzirkonattitanatet, känt som PZT. Detta material har förmågan att ge dubbelt så hög spänning som kvarts under en given kraft.
Dessa omvandlare är enkla, pålitliga och mycket robusta och har därför stor användning inom industri, medicin och flyg- och rymdarbete. De är opåverkade av externa elektromagnetiska fält och kan därför användas i applikationer där elektroniska sensorer skulle misslyckas. De är stabila över ett brett temperaturområde, men kan åstadkommas genom lång användning som höga temperaturer.