在超聲波換能器上具有“壓電效應”的陶瓷被稱為壓電陶瓷。壓電陶瓷通常是由幾種氧化性化合物或者碳酸化合物在燒結過程中相互發生間化學反應而形成，其制造工藝與普通電子性質的陶瓷相似。

壓電陶瓷晶片

壓電陶瓷是制作超聲波換能器優先的選擇，因為它們物理強度高，化學惰性并且制造成本相對便宜。壓電陶瓷可用于制作超聲波換能器，陶瓷電容器，傳感器和執行器等物品。

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壓電陶瓷的特點

壓電陶瓷屬于人造壓電材料。壓電材料是由于機械應力而可以發電的材料。當施加電壓時，壓電材料會發生形變。所有壓電材料都是不導電的，以便產生壓電效應并起作用。

產生電壓

壓電陶瓷產生與施加的機械應力相對應的電壓。通常用作能量收集器，氣體點火器和傳感器以檢測壓力，加速度和角速度。

產生位移

壓電陶瓷產生對應于施加電壓的位移。這通常用于線性致動器應用，例如壓電注射器，納米定位和防振系統。與電子和液壓執行器相比，壓電陶瓷的優點是響應速度快，產生壓力大以及操作共振精確。

共振性

壓電陶瓷在形狀和尺寸方面具有固有振動。當施加具有一定頻率的電場（稱為諧振頻率）時，壓電陶瓷會以大幅度振動，從而顯示出最大的電流。此特性用于超聲波振動器，例如洗衣機，加濕器，聲納，電信號過濾器和超聲波馬達。

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壓電陶瓷的材料

鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛以及鈮酸鋰等材料是制作壓電陶瓷的主要原料，是一些合成材料，已被證明比大多數天然材料具有更大的發電能力。鋯鈦酸鉛（PZT）是制作壓電陶瓷最常見的原料，由鉛和鋯這兩種化學元素（在高溫下）制成并生產

PZT

PZT陶瓷比其他壓電陶瓷具有更高的靈敏度和更高的工作溫度。PZT的顯著特征是其大的壓電性。PZT具有鈣鈦礦型晶體結構，該結構適合于實現大的壓電性。此外，可以通過成分優化來增強功能。

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壓電效應

不規則的晶體聚集在一起作為壓電材料。這些晶體的結構不是對稱的，但它們仍以電中性平衡存在。但是，一旦對這些壓電晶體施加機械壓力，它們的結構會變形，原子會被推擠，即可產生可以傳導電流的晶體。如果使用相同的壓電晶體并對其施加電流，該晶體將膨脹和收縮，從而將電能轉換為機械能。

壓電陶瓷屬于壓電材料，具有壓電材料通常所具有的“壓電效應”。壓電效應是由晶體材料中的機械狀態和電氣狀態之間的線性機電相互作用引起的。壓電效應分為直接壓電和反向壓電效應。壓電效應具有可逆性，當有很微小的外力作用在它身上時，可以把機械能變成電能。一旦在壓電陶瓷片組之間加上交流電壓時，又會把電能逆變為機械能。

直接壓電效應

直接壓電效應是由于對材料的直接應力而產生的。當通常使用兩個金屬板將壓力施加到一塊壓電材料（例如晶體或陶瓷）上時，就會發生這種情況。單純將壓電晶體放置在兩個金屬板之間，此時，材料處于完美平衡，不會傳導電流。一旦金屬板將機械壓力施加到材料上，當晶體受到壓力或其他應力的干擾時，電荷不平衡會導致差異。過量的負電荷和正電荷出現在晶體表面的相對兩側。金屬板收集這些電荷，這些電荷可用于產生電壓并通過電路發送電流。這個過程是直接的壓電效應。

反向壓電效應

在兩個金屬板之間放置了一個壓電晶體，晶體的結構處于完美平衡，沒有任何變化。一旦將電能施加到晶體上，從而收縮和擴展晶體的結構。隨著晶體結構的膨脹和收縮，它會轉換接收到的電能并以聲波的形式釋放機械能。電流迫使材料中的原子來回振動，這種過程稱為逆壓電效應。反向壓電效應有助于開發產生聲波的設備，例如揚聲器和蜂鳴器。

反向壓電效應原理

PZT-8的壓電陶瓷作為超聲波換能器的核心元件，具有更高的品質因素Qm，更高的安全工作溫度（居里溫度）以及較低的介電損耗（tanδ）。這也保障了它較高的機電轉化效率和穩定性。