氧化锆固体电解质氧敏元件广泛地用于各种领域来监测氧浓度，尤其普遍用在汽车中监测尾气组分以控制光燃比，从而减少有害物排放并提高燃烧效率。而极限电流型氧敏元件由于其具有线性响应、元需参比气、探测范围广等优点而成为众多研究的主题。另一方面，为适应低能耗、快速响应、小尺寸等要求，平板式氧敏元件得以开发并具有广阔的前景。然而，在冷启动阶段，由于氧敏元件外表面处于冷气流中，内部却由集成的加热器快速加热升温，导致产生热应力，这成为平板式极限电流型氧敏元件的理论、测试系统、结构设计及工艺等方面作了一些探讨，具体内容及创新点如下： 第一，简单阐述了空燃比闭环控制系统和氧敏元件的原理，介绍了氧化锆固体电解质的离子传导机理。 第二，自主研制了一套用于测试极限电流型氧敏元件性能的测试系统。该测试系统主要包括注气排气装置、流量控制及测量装置、供电加热装置、控温测温装置、测试电路等，可以很好地模拟氧敏元件的各种现场使用环境，能满足极限电流型氧元件的测试要求。 第三，提出了一个仿真模型来预计极限电流型氧敏元件在加热温过程中和稳定状态下的温度场分布和相应的应力场分布以及瞬态响应。该有限元模型包括氧泵基体、氧化铝绝缘层、Pt加热器、扩散障等。保护层内嵌加热器的区域看作复合层考虑。有限元分析成功地应用于集成加热器的设计，得到了加热器的优化尺寸，降低了氧敏元件的热应力，提高了其可靠性。 第四，深入研究了平板式致密扩散障极电流型氧敏元件的整个制作工艺，采用厚膜工艺制备出不带加热器的氧敏元件，并在一定的温度条件下进行了相关的性能测试试验和分析。