De nombreux cristaux composés de cations (ions de charge positive) et d’anions (ions de charge négative) génèrent un courant électrique lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique, telle qu’une pression. Grâce à cette contrainte mécanique, la structure ionique stable des cristaux est déformée, modifiant la disposition des ions. Deux parties se forment alors dans le cristal ; l’une avec majorité de charges négatives, et l’autre avec plus de charges positives, il s’agit alors d’un dipôle électrique. Ces dipôles sont créés par la séparation, à l'échelle de la maille du centre des charges positives de celui des charges négatives, ce qui entraîne une différence de potentiel (tension) et un champ électrique. 

Parmi les 32 classes cristallines existantes, 21 classes sont non-centrosymétriques. Parmi ces classes, 20 présentent l'effet piézo-électrique. Dix des vingt classes cristallines piézo-électriques possèdent des caractéristiques pyroélectriques c'est-à-dire que, dans ces cristaux, l’électricité est développée par variation de la température. Enfin, parmi les classes pyroélectriques, certains cristaux possèdent des caractéristiques ferroélectriques ; en plus de posséder une polarisation spontanée dans certains domaines de température, la direction de cette polarisation spontanée peut être inversée par l’application d’un champ électrique externe.