從電化學概念上來說，傳感器包括兩個電極—感應電極和負電極，它們被一層電解質薄膜分離開來，它們被一個塑料殼密封起來，只留有一個小孔允許氣體進入感應電極，傳感器內的電極通過引腳被連接到所應用的設備上。引腳還可以與外部的電阻電路相連，這樣當有電流通過是就可以測出電勢差。擴散進入傳感器的氣體在感應電極表面發生氧化或還原反應，在另一電極發生與之相對的逆反應，在外部電路上形成電流。由于氣體進入傳感器的速度由柵孔控制，所以產生的電流與傳感器外氣體濃度成比例，就可以直接測量當前毒氣含量了。

一氧化碳傳感器的電極發上發生的反應是:

感應電極: CO + H₂O =CO₂ + 2H⁺ +2e^-

逆電極: ½O₂ + 2H⁺ + 2e^-=H₂O

總反應方程式: CO + ½O₂ =CO₂

類似的反應也發生在能被氧化或還原的所有其它毒氣。

逆電極發生的反應來看，氧氣顯然是當前反應發生的必需氣體，這些氧氣通常由被空氣混合傳輸至傳感器的前部或通過傳感器兩側的樣品氣體提供（通常幾千ppm已經足夠了）。

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