壓電式換能器是利用某些單晶材料的壓電效應和某些多晶材料的電致伸縮效應來將電能與聲能進行相互轉(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)不同的應用分別進行設計，在功率超聲領域應用廣泛。

　　壓電效應

　　某些單晶材料的結(jié)構(gòu)具有非對稱特性，當這些材料受到外加應力作用而產(chǎn)生應變時，其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)的變化（形變）會破壞原來宏觀表現(xiàn)為電中性的狀態(tài)，產(chǎn)生*化電場（電*化），所產(chǎn)生的電場（電*化強度）與應變的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應，它是由居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。隨后，在1881年又進一步發(fā)現(xiàn)這類單晶材料還具有逆壓電效應，即具有正壓電效應的材料在受到外加電場作用時，會有應力和應變產(chǎn)生，其應變與外電場的大小成正比。

　　壓電效應是晶體結(jié)構(gòu)的一個特性，它與晶體結(jié)構(gòu)的非對稱性有關，而壓電效應的大小及性質(zhì)則與施加的應力或電場對晶體結(jié)晶軸的相對方向有關。

　　具有壓電效應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

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

　　電致伸縮效應也有逆效應，即具有電致伸縮效應的多晶材料在經(jīng)受外加應力產(chǎn)生應變時，其總的*化強度將會發(fā)生變化，即表現(xiàn)為電*化（產(chǎn)生電場）。

　　因此，電致伸縮效應可以說與電*化現(xiàn)象有關（自*化）。