传感器通常由三个电极构成，其中最主要的是工作电极。它通常是用一种具有催化活性的金属，例如:铂，将其喷镀在一种透气但是憎水的膜上做成。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行氧化或还原反应。其反应的性质以工作电极的热力学电位和分析气体的(氧化还原)性质而定。氧化还原反应中参加反应的电子，流向(还原)或流出(氧化)工作电极，通过外电路成为传感器的输出信号。为了氧化还原反应得以进行，工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参考电极则是为了提供电解中的工作电极具有一种稳定的电位而设。参考电极通常需要保护，使之不暴露在样气中，这样参考电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。此外，参考电极不允许有电流需要的第二电极，它的作用主要是允许电子进入或流出传感器内部。

控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路(或恒电位器)。工作电极的工作信号需经运放U2转换为电压信号。电路同时保持工作电极的电压使之处于其偏压Vbias之值。参考电极电位与一个经过仔细选择的稳定的输入电压Vbias比较后，线路中运放U1在对电极产生一电压信号，其大小正好是产生一个与工作电极电流相等相反的电流信号。同时恒电位电路使工作电极与参考电极之间保持一恒定的电位差(电压)。