使用二极管和电阻构成的逻辑元件(二极管门电路)时，当将多个门串联起来后，电压电平“1”和“0”的电平差逐渐缩小，即使设计得再好，在3~4级后仍会变得不可分辨。而且二极管不具备使输入波形反相的功能，所以仅用二极管和电阻不能构成NOT门电路。因此，在制作实用的逻辑电路时，使用由晶体管构成的逻辑元件。

在逻辑电路中，需要使用开关速度高、耐温度变化强的硅元件，所以常用NPN型晶体管。

晶体管有阀门和闸门的作用，如图所示。

在图2中，关于I_B为0μA、10uA、20μA、30μA、40μA、50μA、60μA的各种场合，在晶体管的集电极与发射极之间加上电压，逐渐减小可变电阻R_C，测试I_C对于V_CE的值并绘制成图表，就可得到如图所示的曲线。这是发射极接地时的集电极输出特性，通常称之为晶体管的输出特性。

由图可知，在截止区域，晶体管的内阻非常大，而在饱和区域，内阻非常小。因此，我们可以认为截止区相当于开关处于OFF的状态，饱和区相当于开关处于ON的状态，这样就可以通过基极电流I_B来控制集电极-发射极之间的ON和OFF。

在图3中，切换开关S处于“0”电平时，晶体管基极电压为0，基极没有电流流过，所以晶体管保持截止状态。因此，输出Y的电压为“1”电平。

切换开关处于“1”电平时基极流通电流I_B，集电极-发射极之间流通集电极电流I_C。因此，输出Y的电压为0，即“0”电平。

因此图3所示的电路可作为NOT电路(非电路)。