Un transductor piezoeléctrico es un dispositivo que transforma un tipo de energía en otro aprovechando las propiedades piezoeléctricas de ciertos cristales u otros materiales. Cuando un material piezoeléctrico se somete a tensión o fuerza, genera un potencial eléctrico o voltaje proporcional a la magnitud de la fuerza. Esto hace que este tipo de transductor sea ideal como convertidor de energía mecánica o fuerza en potencial eléctrico.
La alta sensibilidad de los transductores piezoeléctricos los hace útiles en micrófonos, donde convierten la presión del sonido en voltaje eléctrico, en balanzas de precisión, en acelerómetros y detectores de movimiento, y como generadores y detectores de ultrasonidos. También se utilizan en pruebas no destructivas, en la generación de altos voltajes y en muchas otras aplicaciones que requieren la detección precisa de movimiento o fuerza.
El efecto piezoeléctrico también funciona a la inversa, ya que un voltaje aplicado a un material piezoeléctrico hará que ese material se doble, estire o deforme. Esta deformación suele ser muy leve y proporcional al voltaje aplicado, por lo que el efecto inverso ofrece un método de movimiento de precisión en la microescala. Por tanto, se puede utilizar un transductor como actuador para el ajuste exacto de instrumentos ópticos finos, láseres y microscopios de fuerza atómica.
Estos dispositivos se pueden usar tanto como sensores como como actuadores, por lo que se les conoce como transductores, un término que se aplica a cualquier dispositivo que pueda convertir una forma de energía en otra. Como resultado, tanto los sensores piezoeléctricos como los actuadores piezoeléctricos se incluyen en este título. El sensor convierte la energía mecánica en potencial eléctrico y el actuador convierte la energía eléctrica en fuerza o movimiento mecánico.
El voltaje generado por los transductores piezoeléctricos puede ser bastante alto, a menudo en miles de voltios, pero es breve y ocurre solo cuando el material se deforma inicialmente. Esto los hace útiles en encendedores de cigarrillos electrónicos y encendedores de botón para estufas de gas y parrillas. En estas aplicaciones, al presionar un botón se activa un pequeño martillo con resorte, que golpea un material piezoeléctrico y genera un voltaje suficiente para hacer que un arco eléctrico salte entre los electrodos expuestos del encendedor.
Originalmente se pensó que era una propiedad solo de tipos específicos de cristales como el cuarzo y el topacio, los avances en la ciencia de los materiales han dado como resultado la creación de polímeros y cerámicas que también muestran propiedades piezoeléctricas. De hecho, el material piezoeléctrico más común actualmente en uso es el titanato de circonato de plomo cerámico artificial, conocido como PZT. Este material tiene la capacidad de proporcionar el doble de voltaje que el cuarzo bajo una fuerza determinada.
Estos transductores son simples, confiables y muy robustos, por lo que encuentran un amplio uso en la industria, la medicina y el trabajo aeroespacial. No se ven afectados por los campos electromagnéticos externos, por lo que se pueden utilizar en aplicaciones en las que fallarían los sensores electrónicos. Son estables en una amplia gama de temperaturas, pero pueden verse afectados por un uso prolongado como temperaturas elevadas.