某些種類的晶體材料具有壓電特性，這種壓電現象類似於介電材料所具有的電致伸縮特性。但受到一外加電場時，它們則有不同的對應機制。通常介電材料的電致伸縮效應非常小，即使外加電場的方向轉換，幾何形狀也幾乎沒有改變。對比於這種情況，電場的方向被反轉時，壓電材料會在幾何形狀上呈現反方向的變化。

晶格結構擁有不對稱中心的結晶材料能產生壓電現象，在32種晶格結構材料中，有11種具有對稱中心，是非極性的，其他的21種晶格結構，具有不對稱中心，這當中有20種具備壓電效應。唯一例外的是立方晶體系統，其擁有對稱性的結構，導致它沒有壓電效應。

最普遍製造的壓電陶瓷材料包含鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)和鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)O3, PZT)的化合物，後者即俗稱的PZT材料。PZT屬於鈣鈦礦結構，其結構為一般的ABO3形式，PZT結構其原子位置如圖1所示。鈦或者鋯在單元晶格的非對稱位置，會產生電偶極矩。壓電陶瓷在燒結後包含非常大量的小結晶顆粒，每個結晶顆粒可以劃分成很多晶域，在單一晶域內其電偶極矩的方向是一樣的。由於在燒結之後結晶顆粒成隨機方向排列，總電偶極矩為零，換言之燒結完的壓電材料無法表現出壓電特性。

壓電陶瓷製造生產過程，會使其接觸到高溫與高電壓來產生壓電特性，稱之為極化。舉例說明，PZT在極化過程中，外加電場會改變電偶極矩的排列方向，使原本呈隨機方向排列的電偶極矩於極化過程被重新排列。PZT極化前後的狀態如圖2所示。

壓電陶瓷元件具有機械能和電能之間的轉換功能，是高效率的機電換能器。一個壓電圓柱體，兩側平面為電極，P表示極性方向(如圖3(A)所示)。在此壓電材料上施加一壓縮力，壓電材料會產生電能，可從外接的電流表上觀察到有瞬間電流產生(如圖3(B)所示)。若施加一拉伸力，則會產生反方向的電流 (如圖3(C)所示)。上述由機械能轉換成電能的現象，稱之為正壓電效應。相反的，逆壓電效應即是將電能轉換成機械能。透過在壓電材料上施加電場(電壓)，因電場(電壓)作用使壓電材料產生壓縮變形(如圖3(D)所示)。電場(電壓)方向相反，則對壓電材料產生拉伸變形(如圖3(E)所示)。將正負循環的電場(電壓)施加於壓電材料，壓電材料將持續產生壓縮變形和拉伸變形，也就導致其尺寸上持續變化(如圖3(F)所示)。

壓電材料由於其擁有正壓電和逆壓電效應的特殊性質，不僅可被應用在許多尖端科技領域上，它也常常出現在人們日常生活中。在我們需要增加人-機-環境互動的此時，加上壓電材料的研究發展和加工技術日新月異，使得更多的應用產品問世。

壓電陶瓷主要應用如下:

• 低功率超音波換能器，例如超音波美容/美體按摩器、潔牙器、流量計、噴霧器/霧化器/增濕器、表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)觸控面板。
• 高功率超音波換能器，例如超音波清洗機、超音波加工機和超音波焊接機。
• 各式應用感測器，例如倒車雷達、液面感測器、近物/距離感測器、音波脈衝辨識(APR，Acoustic Pulse Recognition)觸控面板。
• 致動器和精密控制位移及定位裝置，包括彎曲型致動器、壓電喇叭/發音器、壓電觸覺感知裝置、進料/震盪機、制振裝置、微型精密泵浦。
• 各種電壓產生應用，如點火器、無電池遙控器、能量擷取裝置。
• 其餘壓電裝置，包含壓電變壓器和機電式濾波器

詠業科技在壓電陶瓷產品領域的研發和生產有超過25年的經驗，我們對於陶瓷的配方和製程能力有雄厚的基礎背景。做為台灣壓電陶瓷供應的領先者，詠業提供各式形狀和各種功能的壓電陶瓷供客戶選擇。並且，如客戶有需求，我們也可依客戶規格和需要來開發及生產客製化壓電陶瓷元件。