压电式传感器由天然和铁电陶瓷晶体制成(如图1)。晶体的选择取决于环境和性能要求。在不同的应用中，每种材料均具有各自不同的特点和优势。天然晶体往往具有***高的温度范围和***低的热释电输出。然而，铁电陶瓷在输出等量电荷的情况下，具有更宽频率范围和更小的尺寸。

        多种压电晶体

　　单晶天然晶体，例如石英或电气石本身就具有固有压电特性。大多数天然材料是以单晶的形式在实验室中生长的，而不是经过开采得到的，在保证其始终如一的品质的同时，还降低了晶体供应的风险。此外，人工培育天然晶体使得开发新的、具有更高性能的晶体成为可能。

　　另一方面，铁电陶瓷材料本身不具备固有压电特性，由随机取向的多个晶体组成。要使陶瓷具有压电特性，必须使晶体内部的偶极子必须对齐。对准/极化过程包含对材料施加很高的电压，以使铁电陶瓷元件内的极性区域对准。这个过程被称为极化。

　　 极化

　　铁电陶瓷针对每单位输入力具有较高的灵敏度或电荷输出。***常见的材料为钛酸铋(Bismuth Titanate)，其输出是***常见的高温天然晶体(电气石)的十倍，工作温度高达510℃，而且可以将各种化合物添加到陶瓷材料中以调整传感器特性，但是实现高工作温度是以牺牲灵敏度为代价的。

　　天然单晶材料可以在剪切或压缩模式的传感器设计中使用(如图3)。在压缩模式中，材料产生的电荷与所施加的力具有相同的方向。在剪切模式中，材料在垂直于所施加的力的方向上产生电荷。锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate ,PZT)是一种陶瓷材料，广泛应用于高达288°C的温度环境中。PZT可以设计成使用剪切和压缩模式的传感器，但是应用在剪切模式中是效率***高的，因为可以输出更多的电荷和实现更高的工作温度。通常情况下，剪切模式的传感器具有更小的体积，更宽的频响和更高多的电荷输出，所以比压缩模式更高效。此外，由于将晶体固定在适当位置所需预载力垂直于偏振轴，所以采用剪切模式设计的传感器随时间具有极其稳定的输出，具有的更好的设计灵活性和性能。

　　 压缩和剪切模式

　　在高温应用中必须考虑许多关于温度，带宽，安装和其他方面之间的权衡。 如果温度影响超出了具体工作环境的限制，可能产生无关的输出，并可能改变灵敏度和其他参数。压电传感器不对恒定温度产生输出，因为它不对恒定输入产生响应，这是它的自然特性。然而，它们可以对温度的变化而响应并产生输出。

　　压电元件本身通常是具有热释电特性的，即它对温度响应而产生输出。此外，温度或温度梯度可能会引起热膨胀，从而改变元件的上的预载荷应力。传感器内的温度变化由于传热导而相对较慢，因此，热释电输出出现在低频段，会被系统低频衰减，因此，热释电输出通常不是问题。但是，当压电传感器在温度变化较大时，可能会在其输出中出现尖峰，这与热释电场的静电表面放电相关。在热释电放电之后继续出现的尖峰，与压电材料和各个部件的设计以及传感器的处理有关系。

　　利用铁电陶瓷材料的压缩设计的传感器比具有压电剪切设计或使用天然晶体的设计的传感器具有更大的热释电输出。

　　原因有两个：压缩模式设计的加速度计中，压电材料通过传感器的基座与环境直接耦合。此外，铁电材料对垂直于极化轴的表面上的均匀温度变化非常敏感。

　　然而，热释电输出是非常低的频率现象，其通常远低于我们感兴趣的频率范围，并且可以通过在测量系统中使用高通滤波器来避免。