Aktuator piezoelektrik adalah bentuk sistem elektro-mekanik mikrokontrol. Itu bergantung pada efek piezoelektrik dengan beberapa kristal sehingga, ketika medan listrik diterapkan ke kristal, itu menciptakan tekanan mekanis dalam kisi strukturalnya yang dapat diterjemahkan ke dalam gerakan pada skala mikrometer atau nanometer. Jenis aktuator dapat berkisar dari sistem industri berat yang ditenagai oleh gaya pneumatik atau hidrolik hingga aktuator piezoelektrik kecil, yang memiliki jangkauan gerakan yang sangat terbatas tetapi dikontrol dengan tepat. Aktuator piezoelektrik khas akan menghasilkan gerakan longitudinal ketika gaya listrik diterapkan pada unit poros atau hubungan mekanis lainnya dengan kisaran perpindahan sekitar 4 hingga 17 mikron (0.0002 hingga 0.0007 inci). Jenis sistem aktuator ini sering dimasukkan ke dalam pengukur regangan yang juga dikenal sebagai ekstensometer, yang digunakan untuk mengukur tingkat kontraksi dan ekspansi yang sangat halus pada material dan permukaan.
Ada tiga jenis umum desain aktuator piezoelektrik atau skema gerakan yang menentukan kisaran unik bagian aktuator piezoelektrik yang membentuk gerakan mekanis perangkat. Ini adalah aktuator silinder, bimorf, dan unimorf, atau multilayer, dan masing-masing juga memiliki penunjukan mode yang bergantung pada jenis koefisien piezoelektrik untuk tegangan mekanis yang diinduksi. Aktuator 33-mode multilayer dirancang untuk menghasilkan gerakan di sepanjang jalur medan listrik yang diterapkan, sedangkan aktuator 31-mode silinder menunjukkan gerakan tegak lurus terhadap gaya listrik. Aktuator 15-mode menggunakan regangan geser dalam kristal untuk gaya diagonal, tetapi mereka tidak biasa seperti jenis aktuator piezoelektrik lainnya, karena regangan geser adalah reaksi kristal yang lebih kompleks yang sulit dikendalikan dan untuk pembuatan sistem.
Tujuan penggunaan aktuator piezoelektrik biasanya didasarkan pada fakta bahwa dapat memiliki respons mekanis terhadap gaya listrik dalam kerangka waktu sepersekian detik, serta tidak menghasilkan interferensi elektromagnetik yang signifikan dalam pengoperasiannya. Ini termasuk penggunaan umum untuk komponen dalam laser yang dapat disetel dan berbagai sensor optik adaptif, serta kontrol katup tingkat mikro di mana laju aliran bahan bakar sangat penting untuk jumlah daya dorong yang dihasilkan, seperti dalam sistem injeksi bahan bakar dan kontrol avionik. Aktuator piezoelektrik juga memiliki banyak kegunaan di bidang kedokteran di mana ia dibangun ke dalam pompa mikro untuk prosedur seperti dialisis dan dispenser obat otomatis atau dispenser tetesan. Arena penelitian juga bergantung pada aktuator piezoelektrik, seperti di mana ia merupakan komponen penting dari mikroskop gaya atom (AFM) di bidang nanoteknologi.
Bidang penelitian lanjutan lainnya yang memanfaatkan aktuator piezoelektrik termasuk mesin presisi, kontrol astronomi untuk teleskop, penelitian bioteknologi, serta rekayasa semikonduktor dan manufaktur sirkuit terpadu. Beberapa bidang ini memerlukan aktuator piezoelektrik yang dapat mengontrol rentang gerakan hingga level 2 mikron (0.0001 inci) dalam jangka waktu kurang dari 0.001 detik. Aktuator piezoelektrik adalah perangkat yang optimal untuk aplikasi seperti itu juga karena memiliki beberapa karakteristik unik termasuk konsumsi daya yang sangat rendah, tidak menghasilkan medan magnet, dan dapat beroperasi pada suhu kriogenik. Mungkin fitur berguna terbesar dari perangkat, bagaimanapun, adalah bahwa itu adalah perangkat solid-state yang tidak memerlukan roda gigi atau bantalan, sehingga dapat dioperasikan berulang kali hingga miliaran kali tanpa menunjukkan bukti penurunan kinerja.