Не понимаю работу логического вентиля.

Answer 1

Можно получить на одном, но тогда нужен подтягивающий/нагрузочный резистор, а это увеличивает нагрев при работе, увеличивает ток потребления при состоянии 0, снижает скорость работы (с паразитной ёмкостью получается RC-цепь) , снижается нагрузочная способность. короче куча недостатков, которых лишена схема с комплементарной парой, которая имет очень низкое выходносе сопротивление и практически не потребляет ток в статике.

Answer 2

А что вы предлагаете поставить вместо транзистора? Полагаю, что два нужны для того, чтобы было четкое разделение на нуль и единицу. Иначе можно получить что-то средне (т. н. третье состояние) .