氧(yang)化鋯(gao)式氧(yang)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)基本(ben)元件(jian)是氧(yang)化鋯(gao)陶瓷(ci)管（固體電解質），亦(yi)稱鋯(gao)管。鋯(gao)管固定在(zai)帶有安裝螺紋(wen)的(de)(de)(de)固定套中，內外表(biao)面(mian)(mian)均覆蓋著一層多(duo)孔性的(de)(de)(de)鉛膜，其內表(biao)面(mian)(mian)與(yu)大(da)氣(qi)(qi)接(jie)(jie)觸(chu)，外表(biao)面(mian)(mian)與(yu)廢氣(qi)(qi)接(jie)(jie)觸(chu)。氧(yang)化鋯(gao)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)線端有一個金屬(shu)護套，其上開有一個用(yong)于(yu)鋯(gao)管內腔與(yu)大(da)氣(qi)(qi)相通的(de)(de)(de)孔；電線將鋯(gao)管內表(biao)面(mian)(mian)鉑極經絕緣套從此接(jie)(jie)線端引出。
氧化鋯探(tan)頭(tou)在(zai)溫(wen)度超過300℃后，才能(neng)(neng)進行正常工作。早(zao)期使用的(de)氧傳(chuan)感(gan)器(qi)靠排氣(qi)加熱，這種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)須在(zai)發動(dong)(dong)機(ji)起(qi)動(dong)(dong)運轉數分鐘后才能(neng)(neng)開始(shi)工作，它只有一根接(jie)線與ECU相連(lian)。現在(zai)，大部分汽車使用帶加熱器(qi)的(de)氧傳(chuan)感(gan)器(qi)，這種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)內有一個電加熱元件(jian)，可在(zai)發動(dong)(dong)機(ji)起(qi)動(dong)(dong)后的(de)20-30s內迅速將氧傳(chuan)感(gan)器(qi)加熱至(zhi)工作溫(wen)度。它有三(san)根接(jie)線，一根接(jie)ECU，另外(wai)兩根分別接(jie)地和(he)電源。
鋯管(guan)的陶瓷體(ti)是(shi)多(duo)孔的，滲入(ru)其中(zhong)的氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，在(zai)溫度較(jiao)高時發(fa)(fa)生電(dian)離(li)。由于鋯管(guan)內、外側(ce)(ce)氧(yang)(yang)(yang)含量(liang)不一(yi)(yi)致，存在(zai)濃(nong)(nong)差，因而氧(yang)(yang)(yang)離(li)子從大氣(qi)(qi)(qi)(qi)側(ce)(ce)向排氣(qi)(qi)(qi)(qi)一(yi)(yi)側(ce)(ce)擴散，從而使鋯管(guan)成為(wei)一(yi)(yi)個微電(dian)池，在(zai)兩(liang)鉑極間產生電(dian)壓(ya)。當混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的實際空燃(ran)比小(xiao)于理論空燃(ran)比，即發(fa)(fa)動機以較(jiao)濃(nong)(nong)的混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)運轉時，排氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)氧(yang)(yang)(yang)含量(liang)少，但(dan)CO、HC、H2等較(jiao)多(duo)。這些氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)在(zai)鋯管(guan)外表面的鉛催化作用下與氧(yang)(yang)(yang)發(fa)(fa)生反應(ying)，將耗盡排氣(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)殘余的氧(yang)(yang)(yang)，使鋯管(guan)外表面氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)濃(nong)(nong)度變(bian)為(wei)零(ling)，這就使得(de)鋯管(guan)內、外側(ce)(ce)氧(yang)(yang)(yang)濃(nong)(nong)差加大，兩(liang)鉛極間電(dian)壓(ya)陡增(zeng)。因此，鋯管(guan)氧(yang)(yang)(yang)傳感器產生的電(dian)壓(ya)將在(zai)理論空燃(ran)比時發(fa)(fa)生突變(bian)：稀混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，輸出電(dian)壓(ya)幾乎為(wei)零(ling)；濃(nong)(nong)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，輸出電(dian)壓(ya)接(jie)近(jin)1V。
要(yao)準確地保持(chi)混合氣濃度為理論空燃比是不可(ke)能(neng)的(de)。實際上的(de)反(fan)饋控制只能(neng)使混合氣在理論空燃比附近一個狹小(xiao)的(de)范(fan)圍(wei)內波動，故氧傳(chuan)感器(qi)的(de)輸出電(dian)壓在0.1-0.8V之間不斷變(bian)化(hua)(hua)（通常每(mei)10s內變(bian)化(hua)(hua)8次以上）。如果氧傳(chuan)感器(qi)輸出電(dian)壓變(bian)化(hua)(hua)過緩（每(mei)1Os少(shao)于8次）或(huo)電(dian)壓保持(chi)不變(bian)（不論保持(chi)在高電(dian)位或(huo)低電(dian)位），則表(biao)明氧傳(chuan)感器(qi)有故障，需(xu)檢修(xiu)。
