Чем тире отличается от единого знака “запятая и тире”
Да многим отличается. Строго говоря, вообще ничего общего.
Запятая с тире как единый знак и как стечение знаков обсуждалась неоднократно. Вот например. О стыке тире и запятой
В этих случаях одиночное тире (без запятой) просто невозможно, скорее уж просто запятая.
Они передают разную интонацию?
Нет, просто ставятся по разным основаниям.
Или запятая и тире ― это просто графически более сильный знак (не знаю, можно ли так сказать).
Да, это "более сильный знак", он "разрывает" предложение на более крупные куски, внутри которых уже могут быть вложены части, ограничиваемые другими знаками. Но это совсем не "просто". Есть четкая логика для постановки этих знаков. И как сказал, у тире и запятой с тире она совершенно разная. Просто трудно понять, почему вы так вопрос поставили.
И есть ли четкие правила для их употребления или хотя бы общие рекомендации?
Разумеется. Запятая и тире как единый знак http://old-rozental.ru/paragraph.php?file=pt_40.htm
Тире (тут много, целый раздел) http://old-rozental.ru/punctuatio.php?sid=91#pp91
Кажется, единый знак считается устаревающим, но, может быть, это только для определенных конструкций.
Нет. В тех пунктах, о которых говорит Розенталь, ничего устаревающего нет. Другое дело, что в классических произведениях можно найти "авторскую пунктуацию", где по современным нормам достаточно запятой.
Когда он является действительно необходимым или он всегда факультативный?
В трех случаях, о которых говорит Розенталь, знак необходим.
Запятая и тире в качестве единого знака препинания ставятся в сложноподчиненном предложении:
перед главной частью, которой предшествует ряд однородных придаточных, если подчеркивается распадение сложного предложения на две части (перед главной частью делается длительная пауза):Кто виноват из них, кто прав, — судить не нам (Кр.); Делал ли что-нибудь для этого Штольц, что делал и как делал, — мы этого не знаем (Добр.); Сколько их было всего, этих людей, пришли ли они сюда случайно, долго ли останутся здесь, — этого я вам сказать не могу;
перед словом, которое повторяется в той же части предложения (придаточной или главной) для того, чтобы связать с ним дальнейшую часть высказывания: Теперь же, судебным следователем, Иван Ильич чувствовал, что все без исключения, самые важные, самодовольные люди, — все у него в руках (Л. Т.); И мысль, что он может, руководиться этим интересом, что он для продажи этого леса будет искать примирения с женой, — эта мысль оскорбляла его (Л. Т.); Жизнь его, начавшаяся (в воспоминаниях так чудесно) громадной церковной папертью… и голосом мамы, в котором тысячу раз знакомый блестел кремнистый путь и звезда говорила со звездой, — эта жизнь с каждым своим часом наполнялась новым, всё новым значением (Кат.).
В других случаях тире ставится после запятой, закрывающей придаточную часть, при «переломе» конструкции, перед словом это и т. д.: Однажды я спросил себя: а что, если он вернётся, неожиданно явится к тебе, — ты будешь рад?; Самое лучшее, что он мог сделать, — вовремя уйти; Что это был за случай, в котором было столько неясного, — этого он припомнить не мог; Единственное, что мне здесь нравится, — это старый тенистый парк; Пусть я даже ошибаюсь, — что ж, ошибаться свойственно человеку; Он замолчал, но не потому, что ему не хватало слов, — ему не хватало дыхания; В смущении он говорил не то, что думал, — он произносил первые пришедшие на ум слова.
http://old-rozental.ru/paragraph.php?file=pt_40.htm
И в довершение. Все сказанное касается именно запятой и тире как единого знака. Есть еще несколько случаев стечения этих знаков. http://old-rozental.ru/punctuatio.php?sid=176 Об этом случае нужно говорить отдельно, ибо, при кажущейся простоте формулировки ("стечением запятой и тире считается постановка их по разным основаниям"), на практиве возникает вопрос "поглощения" одного знака другим.