mosfet有p沟道和n沟道两种，每种中又可分为耗尽型和增强型两类。由n沟道和p沟道mosfet组成的电路称为互补mos或cmos电路。
图1(a)表示cmos反相器电路，由两种增强型mosfet组成，其中一个为n沟道，另一个为p沟道。图1(b)为其简化画法。为了电路能正常工作，要求电源电压vdd＞(vtn+|vtp|)
1.工作原理
首先考虑两种极限情况：当v1输入逻辑0时，相应的电压近似为0v；而当v1输入逻辑1时，相应的电压近似为vdd。假设n沟道管tn为工作管，p沟道管tp为负载管。由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，其结果相同 。
图2分析了当v1＝vdd时的工作情况。参看图2(b)。在tn的输出特性id-vds曲线簇中选择vgsn=vdd，并叠加一条负载线，它是负载管tp在vsgp=0v时的输出特性id-vsd。由于vsgp＜vt(vtn=|vtp|=vt)，负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然，这时的vdsn=0v，由于电路的输出vo=vdsn，故vol＝0v(典型值＜10mv)，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦数量级）。
(a)电路
(b)简化电路
图1 cmos反相器
(a)电路
(b)图解
图2 cmos反相器在输入为高电平时的图解分析
图3分析了另一种极限情况，此时对应于vi＝0v，其工作状态示于图3(b)中。此时工作管tn在vgsn＝0的情况下运用，其输出特性id-vds几乎与横轴重合，负载曲线是负载管tp在vgsp=vdd时的输出特性id-vds。由图可知，工作点决定了voh≈vdd；通过两器件的电流接近于零值。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。
(a)电路
(b)图解
图3 cmos反相器在输入为低电平时的图解分析
由此可知，基本cmos反相器近似于理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或＋vdd，而功耗几乎为零。
2.传输特性
coms反相器的传输特性可仿照前述图解步骤来求得，改变v1的值，可得出相应的v0值。图4表示cmos反相器的典型传输特性。图中vdd＝10v，vtn=|vtp|=vt=2v。由于vdd＞(vtn+|vtp|)，因此，当vdd-|vtp|>vi＞vtn时，tn和tp两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到，器件在放大区（饱和区），呈现恒流特性，两器件之一可当做高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在idd/2处转换状态。
图4 cmos反相器的传输特性
3.工作速度
cmos反相器在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。图5表示当vi＝0v时，tn截止，tp导通，由vdd通过tp向负载电容cl充电的情况。由于cmos反相器中，两管gm值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。电容cl的放电过程类似。cmos反相器的平均传输延迟时间约为10ns。
(a)电路
(b)负载电容充电
图5 cmos反相器在电容负载下的工作情况