在超声波换能器上具有“压电效应”的陶瓷被称为压电陶瓷。压电陶瓷通常是由几种氧化性化合物或者碳酸化合物在烧结过程中相互发生间化学反应而形成，其制造工艺与普通电子性质的陶瓷相似。

压电陶瓷晶片

压电陶瓷是制作超声波换能器优先的选择，因为它们物理强度高，化学惰性并且制造成本相对便宜。压电陶瓷可用于制作超声波换能器，陶瓷电容器，传感器和执行器等物品。

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压电陶瓷的特点

压电陶瓷属于人造压电材料。压电材料是由于机械应力而可以发电的材料。当施加电压时，压电材料会发生形变。所有压电材料都是不导电的，以便产生压电效应并起作用。

产生电压

压电陶瓷产生与施加的机械应力相对应的电压。通常用作能量收集器，气体点火器和传感器以检测压力，加速度和角速度。

产生位移

压电陶瓷产生对应于施加电压的位移。这通常用于线性致动器应用，例如压电注射器，纳米定位和防振系统。与电子和液压执行器相比，压电陶瓷的优点是响应速度快，产生压力大以及操作共振精确。

共振性

压电陶瓷在形状和尺寸方面具有固有振动。当施加具有一定频率的电场（称为谐振频率）时，压电陶瓷会以大幅度振动，从而显示出最大的电流。此特性用于超声波振动器，例如洗衣机，加湿器，声纳，电信号过滤器和超声波马达。

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压电陶瓷的材料

钛酸钡、锆钛酸铅以及铌酸锂等材料是制作压电陶瓷的主要原料，是一些合成材料，已被证明比大多数天然材料具有更大的发电能力。锆钛酸铅（PZT）是制作压电陶瓷最常见的原料，由铅和锆这两种化学元素（在高温下）制成并生产

PZT

PZT陶瓷比其他压电陶瓷具有更高的灵敏度和更高的工作温度。PZT的显着特征是其大的压电性。PZT具有钙钛矿型晶体结构，该结构适合于实现大的压电性。此外，可以通过成分优化来增强功能。

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压电效应

不规则的晶体聚集在一起作为压电材料。这些晶体的结构不是对称的，但它们仍以电中性平衡存在。但是，一旦对这些压电晶体施加机械压力，它们的结构会变形，原子会被推挤，即可产生可以传导电流的晶体。如果使用相同的压电晶体并对其施加电流，该晶体将膨胀和收缩，从而将电能转换为机械能。

压电陶瓷属于压电材料，具有压电材料通常所具有的“压电效应”。压电效应是由晶体材料中的机械状态和电气状态之间的线性机电相互作用引起的。压电效应分为直接压电和反向压电效应。压电效应具有可逆性，当有很微小的外力作用在它身上时，可以把机械能变成电能。一旦在压电陶瓷片组之间加上交流电压时，又会把电能逆变为机械能。

直接压电效应

直接压电效应是由于对材料的直接应力而产生的。当通常使用两个金属板将压力施加到一块压电材料（例如晶体或陶瓷）上时，就会发生这种情况。单纯将压电晶体放置在两个金属板之间，此时，材料处于完美平衡，不会传导电流。一旦金属板将机械压力施加到材料上，当晶体受到压力或其他应力的干扰时，电荷不平衡会导致差异。过量的负电荷和正电荷出现在晶体表面的相对两侧。金属板收集这些电荷，这些电荷可用于产生电压并通过电路发送电流。这个过程是直接的压电效应。

反向压电效应

在两个金属板之间放置了一个压电晶体，晶体的结构处于完美平衡，没有任何变化。一旦将电能施加到晶体上，从而收缩和扩展晶体的结构。随着晶体结构的膨胀和收缩，它会转换接收到的电能并以声波的形式释放机械能。电流迫使材料中的原子来回振动，这种过程称为逆压电效应。反向压电效应有助于开发产生声波的设备，例如扬声器和蜂鸣器。

反向压电效应原理

PZT-8的压电陶瓷作为超声波换能器的核心元件，具有更高的品质因素Qm，更高的安全工作温度（居里温度）以及较低的介电损耗（tanδ）。这也保障了它较高的机电转化效率和稳定性。