就是開路時的電壓極限電化學傳感器最簡單的一種是兩電極系統，但是如果氣體的濃度不斷升高，傳感器將不成線性，因此兩電極傳感器有局限性，為此引入了第三電極，參考電極。參考電極安裝在電解質中，與傳感電極鄰近。固定的穩定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發生反應，同時測量反電極，測量結果通常與氣體濃度直接相關。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標氣體。
