在理解了FET的工作原理后,我们就能构造出所有数字和处理电路中的核心基本逻辑电路。这些核心基本逻辑电路通常根据功能需求,由一个或多个输入来产生一个输出。下面的讨论仅限于最基本的逻辑功能电路(比如与,或,非),但是实际上FET可以用来组成各种复杂的逻辑电路。
在设计FET 电路来执行逻辑功能时,一定要遵守下面四个法则:
pFET的源极必须要连接到Vdd ,nFET的源极必须要连接到GND;
电路输出要始终通过pFET接Vdd,或是通过nFET接GND(即电路输出不能悬空);
逻辑电路的输出不能同时既连接到Vdd和GND上(即电路输出不能使电源和地短路);
电路必须尽量少的使用FET。
根据这些规则,就可以设计出两个输入信号的与门电路。首先,来看右边的电路,当两个输入信号A和B都为Vdd时,输出(标号为Y)连接到了GND。标号为Q1和Q2的nFET是以串联形式连接;一般来说,串联FET可以构成与门。再来看右边第二幅图,当A或B任一接Vdd,输出Y都会连接到GND。标号Q3和Q4两个nFET是以并联形式连接的;一般来说,并联一组FET可以构成或门。 
要牢记FET逻辑电路中的规则,与门结构是由下图所示的Q1、Q2构成。只使用了两个FET,当A和B都接Vdd时,Y输出GND电平。但我们也必须保证当A和B有任一不接Vdd时,Y要输出Vdd电平。换句话说,我们必须要保证只要A或B接GND,那么输出Y输出电平就为Vdd。这个概念也可以应用到所有pFET的或门结构上(下图的Q3,Q4)。右下角电路是与门再与上或门的逻辑电路。起旁边的真值表中给出了所有输入组合的输入输出电平。这些电路都严格遵守了前面所说的规则-pFET只能连接到Vdd,nFET只能连接到GND,输出要么是Vdd,要么是GND,不可能同时为Vdd和GND。还有,电路使用了最少的FET。

该与门当输入A和B都为Vdd时,其产生的输出为GND。为了能够使该电路满足与逻辑的真值表,我们必须要设定输入信号在Vdd电平时为逻辑1(输入信号在GND电平时为逻辑0);同时我也设定输出信号在GND电平时为逻辑1。不过这样定义在逻辑上会有潜在的矛盾-假定1代表门输入信号的Vdd电平,而1又代表门输出信号的GND电平,1代表的电平矛盾。注意,如果我们对真值表的Y列输出值进行翻转(Vdd变为GND,GND变为Vdd),那么1就又可以代表输入信号的Vdd电平,也可以代表输出信号的GND电平。这样就成为与门的真值表了。因此,上面的电路就称为与非门(非就是翻转),简称NAND门。为了用NAND门构造一个与逻辑门,使之逻辑1即可以代表输入信号Vdd,也可以代表输出信号Vdd,那么就必须在NAND门后加一翻转电路(正如其名,翻转电路就是Vdd输出电平变为GND,或是GND变为Vdd)。

下图所示5个基本逻辑电路:NAND,NOR(或非),AND,OR以及INV(翻转)。读者可以自行验证真值表是否正确的描述了电路逻辑。这些基本的逻辑电路就构成了所谓的逻辑门电路。

这每一个逻辑门中,都使用了最少数量的FET来产生要求的逻辑功能。每一个逻辑门都有一个nFET“在下面”,还有一个pFET“在上面”作为逻辑功能补充;这就是说,如果有nFET作为或逻辑门,那么一定也有一个pFET作为与逻辑门。这类具有对称且互补的nFET和pFET特性的逻辑电路就称为对称互补型金属-氧化半导体,简称CMOS电路。目前,在数字处理电路中,CMOS电路是占绝对主导地位的(顺带提一句,金属-氧化半导体指带老的技术,老技术栅极材料是由金属和栅极下的氧化硅绝缘体组成的)。正是这些基本的逻辑电路组成了所有的数字处理电路。
在原理图中画这些基本逻辑电路的时候,我们一般用下面所示的通用符号来代替FET电路框图(这样就能轻松的取代那单调复杂的FET电路了)。输入端为直角,而输出端为平缓曲线的符号是与门;输入端是曲边,输出端是曲边并有尖头的是或门。在输入端有一小圆圈的表示输入信号必须是LLV时才能产生要求的逻辑功能输出,没有小圆圈的表示输入信号必须是LHV时才能产生要求的逻辑功能输出。如果在输出端有一个小圆圈,几表示逻辑功能输出信号为LLV是有效信号,没有小圆圈的就表示输出信号为LHV时是有效逻辑功能输出信号。

观察上面的符号,我们可以发现每个符号有两种表示法。最上面一层的为原符号,下面的为其变化式(变化式与上面是对应的)。与门和或门的变化式符号与原式符号是相互交换的,其输入输出电平也是相反的。读者应该自行查证每种符号都是确实对应其CMOS电路的。比如,在NAND电路中的与门符号,其输入输出都为LVH时,输出为LLV。NOR电路中的或门符号,其输入输出中任一个为LLV时,输出都为LHV。两种表示法都对,也就意味着任何逻辑门都可以用变化式符号来表示。(为什么要用变化式符号呢?在某些情况下,画原理图的时候选择合适的符号画的会更容易,这个将在后面讨论)。


