Оксид циркония легирован небольшим количеством "другого химического элемента" у которого валентность на 2 меньше. Следовательно в толще оксида циркония образовываются своеобразные двухвалентные "дырки" которые способны захватить двухвалентных атом кислорода и позволяют ему двигаться через слой оксида. (это я подсмотрел в бошевской презентации на немецком).
Покрытие датчика из нагретой платины работает как катализатор и вызывает реакцию между газами в выхлопе. Кислород вступает в реакцию с СО и СН. Если кислорода в выхлопе достаточно для полного окисления СО и СН, то реакция проходит на поверхности платины. Ток в оксиде циркония не протекает и напряжение равно нулю. Если Кислорода не достаточно то платина как катализатор отбирает кислород от оксида циркония и вызывает движение заряженного иона кислорода из внутренней камеры в выхлопную трубу и напряжение на датчике кислорода поднимается.
Такая модель работы датчика объясняет почему напряжение на датчике меняется скачкообразно, почему точка переключения находится строго в стехиометрии. Становится ясно почему датчик покрыт платиной и почему ему нужен нагрев.