壓電式換能器是利用某些單晶材料的壓電效應(yīng)和某些多晶材料的電致伸縮效應(yīng)來將電能與聲能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的器件。因其電聲效率高、功率容量大以及結(jié)構(gòu)和形狀可以根據(jù)不同的應(yīng)用分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，在功率超聲領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

　　壓電效應(yīng)

　　某些單晶材料的結(jié)構(gòu)具有非對(duì)稱特性，當(dāng)這些材料受到外加應(yīng)力作用而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)的變化（形變）會(huì)破壞原來宏觀表現(xiàn)為電中性的狀態(tài)，產(chǎn)生*化電場(chǎng)（電*化），所產(chǎn)生的電場(chǎng)（電*化強(qiáng)度）與應(yīng)變的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)，它是由居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。隨后，在1881年又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這類單晶材料還具有逆壓電效應(yīng)，即具有正壓電效應(yīng)的材料在受到外加電場(chǎng)作用時(shí)，會(huì)有應(yīng)力和應(yīng)變產(chǎn)生，其應(yīng)變與外電場(chǎng)的大小成正比。

　　壓電效應(yīng)是晶體結(jié)構(gòu)的一個(gè)特性，它與晶體結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱性有關(guān)，而壓電效應(yīng)的大小及性質(zhì)則與施加的應(yīng)力或電場(chǎng)對(duì)晶體結(jié)晶軸的相對(duì)方向有關(guān)。

　　具有壓電效應(yīng)的單晶材料種類很多，常用的如天然石英（SiO2）晶體，以及人工單晶材料如硫酸鋰（Li2SO4）、鈮酸鋰（LiNbO3）等等。

　　電致伸縮效應(yīng)

　　某些多晶材料中存在有自發(fā)形成的分子集團(tuán)，即所謂“電疇”，它具有一定的*化，并且沿*化方向的長(zhǎng)度往往與其他方向的長(zhǎng)度不同。當(dāng)有外加電場(chǎng)作用時(shí)，電疇會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使其*化方向與外加電場(chǎng)方向趨于一致，從而使該材料沿外加電場(chǎng)方向的長(zhǎng)度將發(fā)生變化，表現(xiàn)為彈性應(yīng)變。這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)。

　　電致伸縮效應(yīng)也有逆效應(yīng)，即具有電致伸縮效應(yīng)的多晶材料在經(jīng)受外加應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其總的*化強(qiáng)度將會(huì)發(fā)生變化，即表現(xiàn)為電*化（產(chǎn)生電場(chǎng)）。

　　因此，電致伸縮效應(yīng)可以說與電*化現(xiàn)象有關(guān)（自*化）。