산소센서의 종류는 센서의 측정부분인 소자의 재질에 의해서 구분됩니다. 소자의 재질로는 지르코니아(Zircinia)계열과 티타니아(Titania)계열을 사용합니다만, 현재 대부분의 승용차에 사용되고 있는 산소센서는 지르코니아 계열의 센서입니다. 지르코니아 소자의 산소센서는, 센서의 출력이 0∼500mV사이에 있으면 혼합기가 Lean하다는 것을 의미하며, 출력이 500mV∼1V사이에 있으면 혼합기가 Rich하다는 것을 의미합니다.
산소센서의 원리를 살펴보면 다음과 같습니다.
산소이온을 잘 통과시키는 고체전해질의 표면에 산소의 농도차가 있으면, 산소는 전해질을 통과하여 산소농도가 높은 곳에서 산소농도가 낮은 곳으로 확산, 이동하게 됩니다. 이때 표면에 전자를 모으는 용도로 다공질 전극을 설치하면 기전력이 얻어집니다. 얻어지는 기전력은 다음과 같은 형태의 식으로 나타납니다.
E = (R*T/4*F)*ln[Ps/Pg]
R : 기체상수
T : 절대온도
F : 패러데이 상수
Ps : 대기측 산소분압
Pg : 배기가스측 산소분압
한편, 실용화된 산소센서는 아래 그림과 같은 구조를 가지고 있습니다.
