חיישן החמצן מזין את מידע הריכוז של הגז המעורב ל- ECU על ידי איתור תכולת החמצן בגז הפליטה של ​​המנוע, והוא מותקן על צינור הפליטה לפני הזרז התלת-כיווני.

האלמנט הרגיש של חיישן החמצן המשמש לייצור אות מתח הוא זירקוניום דו חמצני (ZRO2), שיש לו שכבה של פלטינה על פני השטח החיצוניים שלו, ושכבת קרמיקה בחלק החיצוני של הפלטינה כדי להגן על האלקטרודה הפלטינה. הצד הפנימי של אלמנט החישה של חיישן החמצן נחשף לאטמוספירה, והצד החיצוני עובר דרך גז הפליטה המוזרם על ידי המנוע. כאשר הטמפרטורה של החיישן היא מעל 300 ℃, אם תכולת החמצן משני הצדדים שונה בתכלית, נוצר כוח אלקטרומוטיבי משני הצדדים. תכולת החמצן בחלק הפנימי של החיישן גבוהה מכיוון שהיא מאווררת לאטמוספרה. כאשר התערובת דקה, תכולת החמצן בגז הפליטה גבוהה. ההבדל בתכולת החמצן בין שני צידי החיישן הוא קטן מאוד, כך שהכוח האלקטרומוטיבי שנוצר על ידיו הוא גם קטן מאוד (בערך 0.1 וולט). עם זאת, כאשר התערובת עשירה מדי, תכולת החמצן בגז הפליטה קטנה מאוד, ההבדל בריכוז החמצן בין שני צידי האלמנט הרגיש הוא גדול, וכוח האלקטרומוטיבי שנוצר הוא גם גדול (בערך 0.8 וולט). התנור בתוך חיישן החמצן משמש לחימום האלמנט הרגיש כך שהוא יכול לעבוד כרגיל.

אם לחיישן החמצן אין פלט איתות או שאות הפלט אינו תקין, הוא יגדיל את צריכת הדלק ואת זיהום הפליטה של ​​המנוע, וכתוצאה מכך מהירות סרק לא יציבה, אש שגויה ופטפטות. תקלות נפוצות של חיישן חמצן הן:

1) הרעלת מנגן. אף על פי שכבר לא משתמשים בנזין עופרת, חומר האנטיקנוק בבנזין מכיל מנגן, ויוני מנגן או יוני מנגן לאחר הבעירה יובילו אל פני חיישן החמצן, כך שהוא לא יכול לייצר אותות רגילים.

2) תצהיר פחמן. לאחר פני השטח של יריעת הפלטינה של חיישן החמצן מופקד פחמן, לא ניתן ליצור אותות מתח רגילים.

3) אין פלט מתח אותות כתוצאה ממגע ירוד או מעגל פתוח במעגל הפנימי של חיישן החמצן.

4) האלמנט הקרמי של חיישן החמצן נפגע ואינו יכול לייצר אות מתח רגיל.

5) חוט ההתנגדות של דוד חיישן החמצן נשרף או שהמעגל שלו נשבר, מה שהופך את חיישן החמצן לא מסוגל להגיע לטמפרטורת העבודה הרגילה במהירות.