早期时候的工艺仅仅支持NMOS来实现逻辑功能。如今采用NMOS+PMOS，是因为MOS管的占据面积远远小于电阻的面积，并且具有更高的放大倍数。

1.

例如下面这个比较典型的非门电路：

当输入高电平时，流过导通NMOS管的电流会很大，这时就需要串入电阻，即Rd进行限流，不过此时消耗的功率已经很大了。

对于那些需要绝对低的漏电流以及一些低功耗电源的应用场景，实际是使用MOSFET来实现基本逻辑门会更好。

因此上述电路，我们选择用一个PMOS管来替代电阻，就构成了一个互补MOS非门，即CMOS反相器。

当输入高电平时，下管的NMOS导通，导通电阻为mΩ级别，上管PMOS截止，等效mΩ级别，非门输出为低电平，输出电压Vout≈0，而通过两端的电流接近于0，电路的功耗大大降低。

当输入低电平时，下管NMOS截止，上管PMOS导通，非门输出为高电平，输出电压Vout≈VDD，消耗电流取决于out的接收端。CMOS反向器接近于一个理想的逻辑单元，其输出电压接近0或者VDD。

2.

反相器在处理高频信号时一般有几个重要的指标，如果反相器在实现过渡时不够迅速，那么就会导致在处理高频信号时出现失真。

静态电流;电流会直接决定功耗，在单用NMOS/PMOS时，其中一个逻辑态电流一直是通的，而CMOS只有在过渡时会有短暂的大电流，在稳态时没有 显著电流；

VTC性能：即放大倍速、阈值电压，抗噪音能力、过渡区域坡度等等；

元件大小：在集成电路中，电阻相比之下会更占据空间，因此在考虑各方面性能时，CMOS反相器会是不二之选。

总的来说，当只用一个MOS管时，就需要上拉电阻，但这样会导致结构较大，静态功耗也大。而当把NMOS和PMOS放在一个基板成对，用CMOS规定PMOS上拉，NMOS下拉，反相器静态工作时总能输出高质量的高低电平，且不依赖于上拉/下拉电阻，并且获得了很低的静态功耗。