半闭式潜水呼吸器不同于开放式潜水呼吸器将呼出气体直接排出呼吸器的供气原理，而是采用循环供气的方式。其供气原理通常可分为氧质量恒定、氧比例恒定和氧分压恒定三种形式。目前最常用的是氧质量恒定，即恒定质量流量的供气原理，这种半闭式潜水呼吸器的典型工作原理。气源混合气通过呼吸器的流量控制装置(定量孔)，以恒定的质量流量供入呼吸袋中，潜水员吸取吸气袋内的气体，呼出的气体进入呼气袋，经二氧化碳吸收罐，清除二氧化碳后，返回吸气袋，供潜水员呼吸。如果呼气袋中压力过高，可通过呼气袋上的排气安全阀排出多余的气体。采用这种原理，可大大节约呼吸气体，延长水下工作时间，同时减少排入水中的气体量，增加潜水的隐蔽性。在呼吸器供气氧浓度及供气质量流量确定的情况下，潜水员吸入气的最低氧分压发生在潜水深度为最小潜水深度，耗氧量最大时;最高氧分压发生在潜水深度为最大潜水深度，耗氧量最小时。潜水过程中，提供给潜水员的呼吸气体中氧是最主要的成分，惰性气体只是作为氧的稀释剂。压力下，气体成分对机体的影响取决于该气体成分的分压，因此氧分压是潜水呼吸气体中对机体产生影响的主要因素。半闭式呼吸器中，新鲜混合气进入吸气袋，与吸气袋内的气体混匀后进入循环呼吸同一氧浓度的混合气，随着潜水深度的增加，氧分压也相应增加。如果潜水员吸入气中的氧分压低于0.17 ata，将会产生缺氧症状。同样，如果潜水员吸入气中的氧分压过高，将导致机体出现氧中毒症状。为避免缺氧症的发生，理论上最低安全氧分压为 0.17ata，在实际使用中，通常将最低氧分压定为 0.18 ata。同时，为避免发生氧中毒，需要控制潜水员吸入气中的最高氧分压。因此，在设计半闭式潜水呼吸器时，潜水员吸入气的氧分压应控制在最低氧分压和最高氧分压范围内，应同时考虑两个极限条件，仅满足其中一个条件是不全面的。