Den piezoelektriska effekten är en unik egenskap hos vissa kristaller där de kommer att generera ett elektriskt fält eller ström om de utsätts för fysisk stress. Samma effekt kan också observeras omvänt, där ett pålagt elektriskt fält på kristallen kommer att belasta dess struktur. Den piezoelektriska effekten är väsentlig för givare, som är elektriska komponenter som används i en mängd olika sensor- och kretsapplikationer. Trots mångsidigheten hos fenomenet för tillämpningar i elektromekaniska anordningar, upptäcktes det 1880, men fann inte utbredd användning förrän ungefär ett halvt sekel senare. Typer av kristallina strukturer som uppvisar den piezoelektriska effekten inkluderar kvarts, topas och Rochelle-salt, som är en typ av kaliumsalt med den kemiska formeln KNaC4H4O6 4H2O.
Pierre Curie, som är känd för att ha vunnit Nobelpriset i fysik 1903 för forskning om strålning tillsammans med sin fru Marie, krediteras för att ha upptäckt den piezoelektriska effekten tillsammans med sin bror Jacques Curie 1880. Bröderna upptäckte inte vid den tiden den omvända piezoelektriska effekten dock där elektricitet deformerar kristaller. Gabriel Lippmann, en fransk-luxemburgisk fysiker, krediteras med upptäckten av den omvända effekten följande år, som ledde till att han uppfann Lippmann-elektrometern 1883, en anordning i hjärtat av driften av den första experimentella elektrokardiografimaskinen (EKG).
Piezoelektriska effekter har den unika egenskapen att ofta utveckla tusentals volt av elektrisk energi potentialskillnad med mycket låga strömnivåer. Detta gör även små piezoelektriska kristaller till användbara föremål för att generera gnistor i tändutrustning som gasugnar. Andra vanliga användningsområden för piezoelektriska kristaller inkluderar att kontrollera exakta rörelser i mikroskop, skrivare och elektroniska klockor.
Processen genom vilken den piezoelektriska effekten äger rum är baserad på den grundläggande strukturen hos ett kristallgitter. Kristaller har i allmänhet en laddningsbalans där negativa och positiva laddningar exakt tar ut varandra längs kristallgittrets stela plan. När denna laddningsbalans störs genom att en kristall utsätts för fysisk stress, överförs energin av elektriska laddningsbärare, vilket skapar en ström i kristallen. Med den omvända piezoelektriska effekten kommer applicering av ett externt elektriskt fält på kristallen att obalansera det neutrala laddningstillståndet, vilket resulterar i mekanisk påkänning och lätt omjustering av gitterstrukturen.
Från och med 2011 har den piezoelektriska effekten i stor utsträckning monopoliserats och används i allt från kvartsklockor till vattenvärmare, bärbara grillar och till och med några handhållna tändare. I datorskrivare används de små kristallerna vid munstyckena på bläckstråleskrivare för att blockera bläckflödet. När en ström appliceras på dem deformeras de, vilket gör att bläck flödar på papper i noggrant kontrollerade volymer för att producera text och bilder.
Den piezoelektriska effekten kan även användas för att generera ljud för miniatyrhögtalare i klockor, och i ljudgivare för att mäta avstånd mellan föremål som för dubbsökare inom byggbranschen. Ultraljudsgivare är också baserade på piezoelektriska kristaller samt många mikrofoner. Från och med 2011 använder de kristaller gjorda av bariumtitanat, blytitanat eller blyzirkonat, som producerar lägre spänningar än Rochelle-salt, som var standardkristallen i tidiga former av dessa teknologier.
En av de mest avancerade formerna av teknik för att dra nytta av den piezoelektriska effekten från och med 2011 är den av scanning tunneling microscope (STM) som används för att visuellt undersöka strukturen hos atomer och små molekyler. STM är ett grundläggande verktyg inom nanoteknikområdet. Piezoelektriska kristaller som används i STM kan generera mätbar rörelse på en skala av bara några nanometer eller miljarddelar av en meter.