电场传感器在航天、国防、气象、电力等诸多领域有着广泛的应用。在实际应用中，对于传感器的微型化以及三维电场探测具有迫切的需求，成为近年来电场传感器研究工作关注的重要方向。本文基于电荷感应原理和微机电系统(MEMS)技术，以研制微型三维电场传感器为目标，提出并研究了三种新型电场传感器敏感结构。　　本文提出将各电场测量单元单芯片集成在同一敏感结构上的设计思路，研制了旋转叉指电极微型二维电场传感器、条状电极微型二维电场传感器和旋转谐振式微型三维电场传感器，这三种新型敏感结构采用差分驱动、差分检测的设计方案，提高了传感器输出信号的信噪比，采用蛇形悬臂梁的结构设计，提升了传感器工作模态的稳定性。　　为了提高传感器的性能，对敏感结构中共性的关键部件如扇形驱动电极、旋转叉指感应电极、条状感应电极、蛇形悬臂梁等进行了详尽的解析分析，研究各几何参数对传感器性能的影响，并使用有限元数值分析工具进一步优化了关键的结构参数。　　参考SOIMUMPs和MetalMUMPs的工艺规则，完成了敏感结构的版图设计，成功制备出微型二维电场传感器和微型三维电场传感器样机。　　分析了传感器敏感结构的噪声模型，设计了微弱信号放大电路，搭建了传感器软硬件测试平台，室温常压下的测试结果表明，在0-25kV/m的电场范围内，旋转叉指电极微型二维电场测量误差优于6.31％，条状电极微型二维电场传感器测量误差优于5.7％，在0-50kV/m的电场范围内，旋转谐振式微型三维电场传感器能够实现电场的三维测量，单点的测量误差优于17.88％。