Certaines structures cristallines donnent une charge électrique lorsqu’elles sont sollicitées ou tordues, ce qui est connu sous le nom d’effet piézoélectrique. Ceci est utilisé dans de nombreux circuits électroniques. Un actionneur piézo-linéaire utilise cet effet à l’envers, en faisant en sorte qu’un courant électrique provoque un mouvement dans le cristal. Ces actionneurs se trouvent souvent dans les moteurs microélectroniques, ou très petits, et où de petits mouvements sont nécessaires en ligne droite, tels que les micro-interrupteurs.
Il existe deux principaux types d’actionneurs piézoélectriques, pas à pas et à action continue, qui diffèrent par l’action résultant de l’entrée électrique. Un cristal piézo-électrique se déplace d’une quantité mesurable à chaque activation électrique. C’est le type de mouvement normalement associé à un actionneur linéaire piézo, qui se déplace d’avant en arrière dans un mouvement linéaire ou en ligne droite.
De nombreux cristaux piézo ont également des fréquences de résonance, où une entrée électrique d’une tension spécifique fera résonner ou vibrer le cristal à une vitesse spécifique. Les effets de fréquence de résonance peuvent être utilisés pour les actionneurs continus, où chaque vibration provoque un petit mouvement. En profitant de la résonance, les petits mouvements peuvent être combinés en un mouvement qui semble continu.
Un actionneur linéaire piézo-électrique utilise un patin de friction sur une surface du cristal qui peut être placé à côté d’une tige, d’une roue ou d’un autre dispositif qui doit être déplacé. Lorsque le cristal bouge, le patin de friction transfère ce mouvement à l’appareil. Une fois l’entrée électrique arrêtée, le cristal reprend sa forme initiale et le patin de friction s’éloigne de l’appareil jusqu’à la prochaine activation.
La superposition ou l’empilement de cristaux individuels peut entraîner des mouvements plus importants. Des connexions électriques sont établies avec chaque cristal de la pile, et lorsqu’il est activé, le mouvement combiné est approximativement la somme de chaque cristal de la pile. Placer des cristaux l’un en face de l’autre sur toute la longueur de l’actionneur peut créer des mouvements linéaires plus longs. L’entrée électrique alterne avec les cristaux de chaque côté de la tige de l’actionneur linéaire piézo, ce qui l’amène à se déplacer plus loin qu’une seule entrée.
Le mouvement de la structure cristalline ne dépend pas seulement de la charge électrique, mais de la polarité ou de la direction du flux d’électrons. L’inversion de la polarité électrique peut provoquer le déplacement ou la déformation des cristaux dans la direction opposée. Cet effet est utilisé pour déplacer un actionneur linéaire piézo dans la direction opposée, ou d’avant en arrière en changeant à plusieurs reprises la polarité.