고체 전해질(固體電解質)과 분위기 산소 사이의 전기 화학적 반응을 이용한 것이다. 고체 전해질을 벽으로 놓고 한쪽에는 측정 가스를 접촉시키면 발생되는 기전력에 의하여 기준 가스와 산소 분압에 대한 측정 가스 안의 산소 분압의 비를 검출하게 된다.