Einige Kristallstrukturen geben bei Belastung oder Verdrehung eine elektrische Ladung ab, die als piezoelektrischer Effekt bekannt ist. Dies wird in vielen elektronischen Schaltungen verwendet. Ein Piezo-Linearaktor nutzt diesen Effekt umgekehrt, indem ein elektrischer Strom eine Bewegung im Kristall bewirkt. Diese Aktuatoren finden sich häufig in mikroelektronischen oder sehr kleinen Motoren und dort, wo kleine Bewegungen in gerader Linie erforderlich sind, wie z. B. Mikroschalter.
Es gibt zwei Haupttypen von Piezoaktoren, Schritt- und kontinuierliche Aktion, die sich durch die Aktion unterscheiden, die sich aus der elektrischen Eingabe ergibt. Ein schrittweiser Piezokristall bewegt bei jeder elektrischen Aktivierung einen messbaren Betrag. Dies ist die Art der Bewegung, die normalerweise mit einem Piezo-Linearaktuator verbunden ist, der sich in einer linearen oder geradlinigen Bewegung hin und her bewegt.
Viele Piezokristalle haben auch Resonanzfrequenzen, bei denen eine elektrische Eingabe einer bestimmten Spannung den Kristall zum Schwingen oder Schwingen mit einer bestimmten Geschwindigkeit veranlasst. Resonanzfrequenzeffekte können für kontinuierliche Aktuatoren verwendet werden, bei denen jede Vibration eine kleine Bewegung verursacht. Durch Ausnutzung der Resonanz können die kleinen Bewegungen zu einer kontinuierlich erscheinenden Bewegung kombiniert werden.
Ein Piezo-Linearaktuator verwendet ein Reibkissen an einer Oberfläche des Kristalls, das neben einer Stange, einem Rad oder einem anderen zu bewegenden Gerät platziert werden kann. Wenn sich der Kristall bewegt, überträgt das Reibkissen diese Bewegung auf das Gerät. Nachdem die elektrische Eingabe beendet wurde, kehrt der Kristall in seine ursprüngliche Form zurück und das Reibkissen bewegt sich bis zur nächsten Aktivierung vom Gerät weg.
Das Übereinanderschichten oder Stapeln einzelner Kristalle kann zu größeren Bewegungen führen. An jedem Kristall im Stapel werden elektrische Verbindungen hergestellt, und bei Aktivierung ist die kombinierte Bewegung ungefähr die Summe jedes Kristalls im Stapel. Durch die gegenüberliegende Anordnung von Kristallen entlang der Länge des Aktors können längere lineare Bewegungen erzeugt werden. Der elektrische Eingang wechselt zu den Kristallen auf jeder Seite des Piezo-Linearaktuatorstabs, wodurch er sich weiter als ein einzelner Eingang bewegt.
Die Bewegung der Kristallstruktur hängt nicht nur von der elektrischen Ladung ab, sondern auch von der Polarität oder Richtung des Elektronenflusses. Eine Umkehrung der elektrischen Polarität kann dazu führen, dass sich die Kristalle in die entgegengesetzte Richtung bewegen oder verformen. Dieser Effekt wird genutzt, um einen Piezo-Linearaktor durch wiederholtes Wechseln der Polarität in die entgegengesetzte Richtung oder hin und her zu bewegen.