反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反。反相器可以仅用一个NMOS晶体管或一个PMOS连接一个电阻来构建。因为这种“阻性漏极”方式只需要使用一种类型的晶体管，其制造成本非常小。不过，由于电流以两种状态之一流过电阻，这种阻性漏极配置有功耗和状态改变的处理速率问题。另外，反相器可以用两个互补晶体管配置成CMOS反相器。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻相对较低。反相器也可以电阻－晶体管逻辑（RTL）或晶体管－晶体管逻辑（TTL）使用三极管（BJT）构建。
反相器性能常用表示输入-输出电压关系的电压传输特性曲线（VTC）来测定。曲线图能反映出元件的参数，包括噪声容限、增益和操作逻辑电平。
北卡罗来纳州立大学组建的20微米反相器的电压传输特性曲线
反相器理想化的电压传输特性曲线是单位阶跃函数，这表明反相器能在高电平和低电平间无延迟精确的翻转，但在实际元件中，曲线存在过渡区。曲线表明若输入为低电压，则输出为高电压；若输入为高电压，则输出电压逐渐接近0V。过渡区的斜率是性能测量的指标，过渡区越陡峭，即斜率越大，性能越好，若斜率接近无穷，则电路能在高电平和低电平间精确翻转，反相器就是理想的。
噪声容限可以通过每一工作区中的最大输出电压VOH和最小输入电压VIL的比值来测定。
输出电压VOH可以在级联多个元件时测定信号驱动强度。
此电路的工作过程。VO1和VO2分别是反相器G2的输入和输出，所以VO1和VO2的波形是反相的。当VO1为高电平VO2为低电平时，会有电流通过电阻R给电容C充电。这段时间，电容对地的电压即VI在上升，当VI升到反相器G1输入电压的高电平门限电压时VO1变低，同时VO2的电压由低电平跳变到高电平。VI（也即电容对地的电压）始终是电容两端的电压叠加上VO2的电压，所以VI电压也由：电容两端电压+低电平 变成了 电容两端电压+高电平，发生了突变。电容放电过程也类似。当VI因为电容放电，低到G1的低电平的门限电压时，VO1变高电平，VO2变低电平。VO2电平翻转之后，VI(电容两端电压+VO2)发生了突变，由：电容两端电压+高电平变成 电容两端电压+低电平。一个周期结束，电容又开始充电了。整个过程电容两端电压没有突变过，但电容对地的电压在电容充放电转换过程中却发生了突变
