早在1950年，电化传感器就应用于氧气(气体)监测器中。电化传感器的工作方式是首先使受监测的气体发生化学反应，产生大小与气体浓度成线性比例的电流。早期的电化传感器设计是基于双电极测量方式，为了达到较好的电化学稳定性，现在大多采用三电极测量方式。三个电极相互平行放置，并通过一层薄电解质将它们互相分隔，以便在电极之间提供离子电气连接，如
图1所示。
图1 典型电化传感器
传感器的功能
当受监测气体与传感器之间发生接触时，气体通过一层阻隔薄膜到达电极表面。第一个与气体接触的电极称为工作电极(WE)。工作电极用于将电化氧化作用进行优化(或将被测气体还原)，并产生与气体浓度成线性比例的电流。
当电极中工作电极电位不断改变，电化学反应也会不断地持续，传感器的性能也会随着时间而出现衰减。为维持不变的传感器敏感度和良好的线性度，在工作电极附近放置一个参考电极(RE)，以将工作电极固定在正确的电位上。为使参考电极维持恒定电位，任何电流都不允许通过参考电极。
三个电极之一的反电极(CE)将电流导入或导出传感器。该电流与工作电极所产生的电流相互平衡，而工作电极和反电极之间的离子电流则通过电解质进行传导。
图2 恒电位电路
必须可靠控制性能
电化传感器需要控制电路才可运行。控制电路可视为一个恒电位电路。
图2所示为简化的恒电位电路，它由两个放大器和一个JFET晶体管组成。
恒电位电路的主要功能是在参考电极和工作电极之间保持一个电压，以控制电化学反应，并传输一个与工作电极电流成比例的输出信号。
当传感器暴露在目标气体中，例如一氧化碳中，在工作电极处发生的氧化反应会将一氧化碳变为二氧化碳，并渗透至传感器以外。这个化学反应会产生出氢离子和电子，这些氢离子从电解质中迁移到反电极，并导致负电荷聚集在工作电极上。从工作电极流出的电子会通过电阻R6到达放大器(U2)的倒相输入。这里所采用的放大器被配置为一个互导放大器，它将来自工作电极的信号电流转化为与气体浓度成比例的电压，且输出电压 = Isensor (R4+ R6)/R4。
P型JFET作为一个开关使用，可以避免电路无电源导致传感器发生极化。JFET只有在电源关闭时才会被激活，此时它会使工作电极和参考电极发生短路，以确保工作电极维持与参考电极相同的电位。
放大器的选择最为关键
恒电位电路的性能很大程度上取决于所选放大器的电气参数。如果使用一个精度不高的高偏置电流放大器来设计恒电位电路，将会影响传感器的敏感度并增加传感器与传感器之间的差异。一个精确的超低输入偏置电流放大器，例如LMP7721便可以改进恒电位电路的性能，即使被测气体的浓度很低，电化传感器都可精确地探测出来。
LMP7721配有输入偏置保护驱动电路，可以在室温下在共模输入范围内大幅将输入偏置电流降低至2fA。其在室温和85˚C下的保证规格分别为20 fA和900 fA。
在恒电位电路中，控制放大器的输入偏置电流是一个很关键的规格。在电路中与参考电极连接着的U1反向输入，并不能从参考电极处提取任何较大的电流。因此，LMP7721超低输入偏置放大器可在偏置电流低于2fA的条件下，保证将参考电极维持在一个恒定电位。
此外，由于气体传感器具有较大的电容，只要有明显的电流流动都可引发电位移位，因此，偏移电压和温度漂移都是十分关键的因素。如LMP7721，其最大输入偏移电压仅为180μV，最大温度漂移为4μV/℃，这使得该器件可进行更为准确的电流测量。如果放大器偏移较大，便会把偏置电压加到传感器的工作电极，从而造成更大误差。
总体而言，目前大部份气体传感器都属于三电极电化类型，可产生与气体浓度成线性比例的电流，该电流会经恒电位电路测量并转化为电压。恒电位电路同时还向反电极提供电流，以平衡工作电极所需要的电流。值得注意的是，电路中所使用的放大器，必须具备精确的电气规格及极低的偏置电流。
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