被測量的氣體擴散透過多孔的膜在其上進行氧化或還原反應。其反應的性質以工作電極的熱力學電位和分析氣體的（氧化還原）性質而定。氧化還原反應中參加反應的電子，流向（還原）或流出（氧化）工作電極，通過外電路成為傳感器的輸出信號。為了氧化還原反應得以進行，工作電極的熱力學電位是一個極為重要的因素。參考電極則是為了提供電解中的工作電極具有一種穩定的電位而設。參考電極通常需要保護，使之不暴露在樣氣中，這樣參考電極的熱力學電位就總是具有同一數值保持穩定。此外，參考電極不允許有電流需要的第二電極，它的作用主要是允許電子進入或流出傳感器內部�？刂乒ぷ麟姌O電位和將信號電流轉換為電壓信號的電路稱之恒電位電路（或恒電位器）。工作電極的工作信號需經運放U2轉換為電壓信號。